Plamen

Plamen (od latinskog flamma) je vidljivi (s emisijom svjetla), plinski dio vatre. To je pojava samoodržive redoks-reakcije kod koje dolazi do izrazitog oslobađanja energije (egzotermna reakcija). Ako je plamen dovoljno visoke temperature da ionizira plinove, može se pojaviti i plazma.^[1]

Boja i temperatura plamena ovisi o vrsti tvari koje sudjeluju u izgaranju.

Kod tipičnog plamena u Zemljinoj atmosferi kao što je plamen svijeće, visoka temperatura uzrokuje isparavanje molekula goriva (vosak) koje se raspadaju, stvarajući različite produkte nepotpunog izgaranja i slobodne radikale (vrlo reaktivni atomi, molekule i ioni neparnog broja elektrona), koji međusobno reagiraju i s kisikom. Dovoljna energije u plamenu će pobuditi elektrone u nekim kratkotrajnim prijelaznim reakcijama, kao recimo nastanak CH i C₂, koje rezultiraju u emisiji svjetlosti, jer imaju višak energije. Što je temperatura izgaranja plamena veća, to je i veća energija elektromagnetskog zračenja, kojeg isijava plamen (vidi crno tijelo).

Za stvaranje plamena nebitno je struji li reducens u oksidans ili oksidans u reducens. Zbog toga butan može gorjeti u kisiku, te kisik u butanu. U kemijskom smislu i reducens i oksidans su goriva koja međusobno reagiraju i nemaju prioritet. U svakodnevnom govoru, zbog toga što se okolina nalazi u velikoj atmosferi zraka, gorivom se smatra ono što gori u kisiku, a oksidansom kisik ili zrak.

Osim kisika, kao plinoviti oksidansi mogu djelovati i druge tvari. Tako vodik daje plamen u kloru^[2], sumpor u fluoru itd.

Formiranje plamena zahtijeva aktivacijsku energiju. U slučajevima kada standardni uvjeti tlaka i temperature daju dovoljno energije za formiranje plamena, gorenje se pojavljuje dodirom reducensa i oksidansa. Takva se reakcija zove hipergolička reakcija, čiji je tipičan primjer reakcija hidrazina i didušikovog tetraoksida koja se koristi kao pogon za rakete, posebno kada im se motori moraju paliti jednostavno, brzo i višestruko.

Kemijska kinetika koja se javlja kod plamena je veoma složena i obično uključuje velik broj kemijskih reakcija i međuprodukata, obično radikala. Na primjer, da bi se opisalo izgaranje bioplina, treba 53 vrste i 325 osnovnih reakcija.^[3]

Postoje različiti načini rasporeda komponenti plamena. Kod difuznog plamena, reducens i oksidans se spajaju na granici dodira tvari. Plamen svijeće je tipičan difuzni plamen. Kod predmiješanog plamena, tvari se spajaju u plamenu. Tipičan primjer je plamen plinskog štednjaka, Bunsenovog plamenika ili oksiacetilenskog plamenika.

1. ↑ Verheest, Frank. 2000. Plasmas as the fourth state of matter. Waves in Dusty Space Plasmas. Kluwer Academic. Norwell MA. str. 1. ISBN 0792362322
2. ↑ Reaction of Chlorine with Hydrogen. Inačica izvorne stranice arhivirana 20. kolovoza 2008. Pristupljeno 16. ožujka 2011.
3. ↑ Gregory P. Smith, David M. Golden, Michael Frenklach, Nigel W. Moriarty, Boris Eiteneer, Mikhail Goldenberg, C. Thomas Bowman, Ronald K. Hanson, Soonho Song, William C. Gardiner, Jr., Vitali V. Lissianski, and Zhiwei Qin. GRI-Mech 3.0. Inačica izvorne stranice arhivirana 29. listopada 2007. Pristupljeno 16. ožujka 2011.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)