Окислення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Оки́слення — реакції сполучення кисню з простими і складними речовинами. Ці реакції відбуваються з різними швидкостями. Якщо реакції окиснення проходять швидко і супроводжуються виділенням значної кількості тепла і світла (полум'я), їх називають реакціями горіння, або просто горінням. Повільно відбуваються тління, гниття і дихання.

[ред.] Горіння

В атмосфері повітря (і в чистому кисні) можуть горіти різні речовини: більшість металів, сірка, сірководень H₂S, монооксид вуглецю CO, пірит FeS₂ і величезна кількість органічних речовин. Однак найбільше практичне значення як горючі речовини (паливо) мають: природний газ, нафта, вугілля, торф тощо. Ці речовини складаються головним чином з вуглецю і водню, а також містять у незначних кількостях сірку, азот та інші елементи.

Кінцевими продуктами горіння (окиснення) простих речовин є їх оксиди, а повного згоряння звичайного палива — CO₂, H₂O, SO₂ і N₂. Для повного згоряння завжди потрібний певний надлишок кисню (повітря). При неповному спалюванні (при нестачі кисню) можуть утворюватися CO, S тощо. Наприклад:

2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O (повне згоряння);
2H₂S + O₂ = 2S + 2H₂O (неповне згоряння).

У чистому кисні горіння відбувається набагато енергійніше, ніж в атмосфері повітря. Так, якщо тліючу лучинку внести в чистий кисень, вона спалахує і горить яскравим полум'ям. Запалена сірка на повітрі горить ледве помітним голубуватим полум'ям, а в атмосфері кисню інтенсивно згоряє яскравим полум'ям:

S + O₂ = SO₂.

Розжарена залізна дротина на повітрі не горить, а в кисні згоряє з тріском, розкидаючи іскри:

3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄.

При горінні однакової кількості речовини в чистому кисні і в повітрі виділяється однакова кількість тепла. Але горіння в кисні відбувається скоріше і за одиницю часу тепла виділяється більше. Крім того, при горінні, в кисні тепло не витрачається на нагрівання азоту. Тому температура горіння в чистому кисні значно вища, ніж температура горіння в повітрі.

Процеси горіння (з виділенням тепла і світла) можуть відбуватися не тільки в атмосфері кисню (повітря), а і в атмосфері деяких інших газів. Наприклад, розжарена залізна дротина горить в атмосфері хлору, а мідна фольга — в парах сірки:

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃
2Cu + S = Cu₂S

При цьому хлор і сірка є окисниками. Проте для процесів горіння палива практичне значення як окисник має тільки кисень.

[ред.] Повільне окиснення

Не всі процеси окиснення з участю кисню є процесами горіння. Багато з них відбувається повільно вже при звичайній температурі. До таких процесів належать, зокрема, явища тління, гниття і дихання.

Процеси тління і гниття мають надзвичайно велике гігієнічно-санітарне значення, оскільки при цьому всі залишки рослинних і тваринних організмів перетворюються в неорганічні сполуки, головним чином у CO₂, H₂O і N₂.

Під час повільного окиснення органічних речовин виділяється така сама кількість тепла, як і при їх горінні. Однак внаслідок повільного процесу невеликі кількості тепла, що виділяються, встигають розсіятися в оточуючому середовищі, і тому гниюча речовина не нагрівається. Але коли відвід тепла затруднений (наприклад, у великих купах), тоді вона нагрівається. Цим, зокрема, пояснюється розігрівання вологого сіна в копицях, сирого зерна тощо. На цьому основується також застосування гною для нагрівання ґрунту в парниках.

Повільне окиснення горючих речовин при поганому відводі тепла може призвести навіть до їх самозаймання. Так, самозайматися може вугілля, складене у великі купи, забруднені мінеральним маслом ганчірки, що довго лежать купою, тощо.

[ред.] Дихання

Повільне окиснення лежить в основі і такого важливого життєвого процесу, як дихання. При диханні кисень повітря в легенях сполучається з гемоглобіном крові, утворюючи оксигемоглобін, який надає артеріальній крові яскраво-червоного забарвлення і розноситься по всьому організму. Там оксигемоглобін розкладається і кисень, що виділяється, окиснює поживні речовини організму, утворюючи CO₂, H₂O та інші продукти. Діоксид вуглецю розчиняється в крові і виноситься нею по венах в легені, де видихається. Позбавлена оксигемоглобіну венозна кров має темно-червоний колір. При повільному окисненні поживних речовин організму виділяється тепло, яке й забезпечує нормальну життєдіяльність і температуру організму.