A köznapi életben általában a heves fény- és hőkibocsájtással, esetleg hangjelenséggel együttjáró folyamatot nevezzük égésnek. Az égés tehát mindig exoterm folyamat.
Vajon minden égés egyesülés? A háztartásban, de a laboratóriumban is gyakran használunk "gázt" melegítéshez. A "gáz", azaz a földgáz fő komponense a metán. Ha a vezetéken kiáramló gázt a Bunsen-égő nyílásánál meggyújtjuk, akkor az a hidrogénhez hasonló, halványkék lánggal kezd égni. A folyamat exoterm, ezért használjuk melegítésre. A láng fölé tartott üveglap ugyanúgy bepárásodik, mint azt a hidrogén égésénél láttuk. Ha viszont a láng körül keletkező gázt valahogyan meszes vízen buborékoltatnánk át, abban ugyanolyan zavarosodást látnánk, mint amilyent a szén vagy a hurkapálca égésekor tapasztaltunk. A folyamat során tehát víz és szén-dioxid keletkezik:
égés | ||||||
metán | + | oxigén | ---> | víz | + | szén-dioxid |
Vajon minden égés igényel oxigént? Az égetéses kísérleteket mind levegőn hajtjuk végre, ahol az egyik reakciópartner a levegő oxigénje. A háztartások, a közlekedés energiaszükségletét különböző tüzelőanyagok elégetése fedezi. Hasonló módon tüzelőanyagok égésén alapul a hőerőművek áramszolgáltatása is. Mindezek oxigént igénylő – többnyire a levegő oxigénjét hasznosító – folyamatok. Éppen ezért hosszú ideig az oxigénnel való egyesülést nevezték égésnek. Szűkebb értelemben véve az égés ma is az oxigénnel való egyesülést jelenti, amelyhez éghető anyag, oxigén és valamilyen aktiváló szer (gyufa, szikra, stb.) szükséges.
Figyeld meg a következő kísérletet, amelyet veszélyessége miatt mindenképpen tanárod mutat be!
Tegyünk agyagos dróthálóra egy darabka megtisztított nátriumot, és melegítsük!
Tegyünk zárt vége közelében lyukas kémcsőbe megtisztított nátriumdarabkát. Melegítsük fel annyira, hogy a nátrium megolvadjon, majd mártsuk az így előkészített kémcsövet klórgázzal telt üveghengerbe. Figyeljük meg és hasonlítsuk össze a látottakat!
A nátrium meggyullad, sárga lánggal ég, miközben fehér füst keletkezik.
A nátrium fém, vagyis a vas, az alumínium és a magnézium rokona. Ezt a fémet vizsgálatunkhoz azért választottuk, mert az előbb említett fémekhez képest jóval hevesebb reakciókra képes. A klór viszont a jód és a bróm rokona, amelyekkel korábbi tanulmányaink során ugyancsak találkoztunk.
A nátrium a levegőn meggyújtható, égése közben egyesül az oxigénnel.
A keletkező fehér füst a nátrium (egyik) oxidja (ún. peroxid):
nátrium + oxigén --------> nátrium-peroxid
A sárgászöld színű klórgázban a felmelegített nátrium szintén meggyullad, s látszólag teljesen azonos módon ég el. A fehér füst mélyrehatóbb vizsgálata során azonban kiderül, hogy ebben az esetben - a két veszélyes anyagból - a teljesen ártalmatlan konyhasó keletkezett. A konyhasónak - az előzőek mintájára - adhatunk tudományos nevet is: nátrium-klorid.
nátrium + klór --------> nátrium-klorid
A konyhasó tudományos neve arra utal, hogy nátriumot és klórt tartalmaz.
A nátrium és a klór reakcióját kísérő hőkibocsájtás és fényjelenség alapján az égés fogalmát kiterjeszthetjük minden olyan exoterm reakcióra is, amelyet a hőfelszabadulás mellett fény-, esetleg hangjelenség is kísér.
Az égés
- szűk értelemben véve: anyagok reakciója oxigénnel, melynek során különböző oxidok keletkeznek,
- tág értelemben: miden exoterm, fénykibocsájtással együttjáró kémiai reakció.