燃焼について

質問

燃焼の問題について、非常に初歩的ではありますが疑問に思ったことがあるのでわかる方は教えてくださると嬉しいです！(大学受験生レベルで教えていただきたいです)
①物が燃えるとき、酸素と化合すると思うのですが、空気中には酸素以外にも多くの物質があるにもかかわらずなぜ酸素と反応するのか？酸素が反応しやすい理由があるのでしょうか？
②なぜ物質に点火をするとものは燃えるのか？

大変漠然とした質問内容で申し訳ないのですが、教えていただけると幸いです！
よろしくお願いいたします！

回答No.2

2benzene · ベストアンサー

①
>空気中には酸素以外にも多くの物質があるにもかかわらず

とありますが、空気の約8割は窒素、約2割が酸素、約1%がアルゴンで、その他の物質はごく微量です。二酸化炭素でも0.03%ほどです。そして窒素は3重結合を持ち、アルゴンは貴ガスなので反応性に乏しく、空気中で反応しやすいのは酸素のみです。

②燃焼反応は常温では全く起こらないほど非常に反応速度が遅い反応ですが、これは反応の活性化エネルギーが非常に大きいことに対応します。しかし燃焼反応において、有機化合物は非常に安定な二酸化炭素と水を生成します。つまり非常に反応熱の大きい発熱反応で、熱力学的に有利な反応です。そこで一度点火して燃焼反応が始まると、放出される反応熱を周囲が受け取ることで活性化エネルギーを超えることができるため、次々と連鎖的に燃焼反応が進行します。

補足

回答してくださりありがとうございます！
返信が遅れてしまい大変申し訳ありません！
大変恐縮なのですが一つ質問をさせてください。
「熱力学的に有利な反応です」とありますが反応熱の大きい発熱反応だとなぜ有利になるのですか？

回答No.3

psa291

酸素が他の気体分子に比べ反応性が非常に高いためです。
なぜ、反応性が高いのか？それは酸素分子の分子軌道における電子配置に起因しています。酸素原子は原子番号が8なので、酸素原子には電子が8個、酸素分子では16個の電子があります。
酸素分子の分子軌道は、低い方からσ1s、σ1s*、σ2s、σ2s*、σ2p、π2px、π2py、π2px*、π2py*、σ2p*の順番になります。
ここでπ2pxとπ2pyおよびπ2px*とπ2py*は縮退しており、同じエネルギーレベルです。
酸素分子にある16個の電子をしたから順に入れていくと、π2pyまでに14個が入り、15、16個目の電子はπ2px*、π2py*縮退して同じ電子レベルですから、両者に1つずつ入ります。
1つの軌道に2つの電子が対をつくって入るべきなのに、最後の2つは対を作らずに1つずつ入ります。
これは、酸素分子が不対電子を2つ持っている（ビラジカルである）ことを意味します。
窒素分子は電子が14個なので、π2pyの所で満席となり、エネルギー的に安定化しており、反応性が低いことがわかります。
酸素が物を燃やすと、反応熱が発生し温度が上がります。
通常の燃焼では、高温により燃やされるものが熱分解するなどして可燃物が生じたり、酸化反応自体が低温です反応速度が遅かったりするため、ある程度の温度が必要です。
着火源があると、そこで酸化（燃焼）が開始し、その熱で連鎖的に酸化反応が続くのが燃焼です。
燃焼は連鎖反応なのです。
燃焼までいかなくても、次々と酸化反応が進む温度、状態のことを自動酸化と表現します。

お礼

回答してくださりありがとうございました！
反応性を詳しく言語化するとこうなるのですね！
新しい知識もあって、勉強になりました！

回答No.1

aokii

電気陰性度が大きいため反応性に富み、ほかのほとんどの元素と化合物（特に酸化物）を作る?
電気陰性度：原子が電子を引き寄せる強さの相対的な尺度

補足

早速解答してくださりありがとうございます！
なるほど！確かにそうでしたね！
大きな一つの要因でありそうです！

この点はかなり納得できました。ありがとうございました！