عناصر شیمیایی |

انواع عناصر موجود در طبیعت در روند و احتراق سوخت تاثیر دارند. سوختن یا احتراق یک واکنش شیمیایی اکسایش گرمازا بین سوخت (کاهنده) و اکسیدانی است که معمولاً اکسیژن موجود در اتمسفر است و طی آن مخلوطی با عنوان دود، محصولات اکسید شده و اغلب گازی تولید می شود.احتراق در واقع یکی از واکنش های شیمیایی است که به آن سوختن نیز گفته می شود. احتراق یکی از پدیده هایی است که ممکن است بنا به دلایل متعددی رخ دهد و یکی از واکنش های اصلی در طبیعت است که در بسیاری از اختراعات بشر در قرن های اخیر به نوعی از آن بهره گرفته شده است.

نقش اکسیژن در سوخت و احتراق

منابع غلیظ از اکسیژن، افزایش سرعت احتراق را به همراه خواهند داشت. زمانی که مواد قابل اشتعال همچون سوخت‌ها و اکسنده‌ها در مجاورت یکدیگر قرار بگیرند، تنها یک جرقه یا حرارت کافی است تا موجب انفجار شود. اکسیژن در حدود سال 1772 توسط یک شیمیدان سوئدی به نام کارل ویلهلم شل کشف شد. این شیمیدان با گرم کردن نیترات پتاسیم، اکسید جیوه و بسیاری از مواد دیگر توانست منجر به کشف این عنصر مهم شود. موجودات زنده برای ادامه ی حیات به تنفس گاز اکسیژن احتیاج دارند و آن را به دی اکسید کربن تبدیل می نمایند.

نقش کربن در سوخت، احتراق، دود

ترکیبات کربن، به عنوان مواد شیمیایی حاوی کربن تعریف می‌شوند. در این ترکیبات کربن بیشتری نسبت به سایر عناصر شیمیایی جز هیدروژن وجود دارد. ترکیبات آلی کربن بسیار بیشتر از ترکیبات کربن معدنی هستند. بطور کلی پیوندهای کربن با عناصر دیگر پیوندهای کووالانسی هستند. یون های کربن، کربوهیدرات هستند تشکیل حلقه و زنجیر از مهمترین خواص کربن است . کربن بخش بسیار مهمی در تمامی موجودات زنده است و تا آنجا که می دانیم بدون این عنصر زندگی وجود نخواهد داشت. عمده ترین کاربرد اقتصادی کربن، فرم هیدروکربن ها می باشد که قابل توجه ترین آنها سوخت های فسیلی، گاز متان و نفت خام است.

نقش هیدروژن در سوخت، احتراق، دود

هیدروژن سبک‌ترین عنصر در جهان است و بیش از دیگر عنصرها می‌توان آن را به صورت آزاد در طبیعت پیدا کرد. هیدروژن از سبک‌ترین گازها است و می‌تواند با بیشتر عنصرها وارد واکنش شود در حالی که در حالت مولکولی، H₂ در شرایط استاندارد چندان واکنش پذیر نیست. گاز هیدروژن گازی است که در زمین وجود ندارد و باید ساخته شود. با جدا کردن هیدروژن از آب یا گاز طبیعی از منابع محلی گازهیدروژن می سازیم.

نقش سرب در سوخت، احتراق، دود

سرب يكی از عوامل آلوده ‌كننده هوا، سرب است‌. ماده‌ای كه بر اثر مصرف بنزين سرب‌دار به‌وجود مي‌آيدو در هوا به‌صورت معلق باقی مي‌ماند. در كشورهای پيشرفته‌، بنزين بدون سرب جايگزين بنزين سرب‌دار شده و به اين ترتيب‌، سرب موجود در هوا كاهش چشمگيری يافته است‌. سرب فلزی است براق، انعطاف پذیر، بسیار نرم، شدیدا” چکش خوار و به رنگ سفید مایل به آبی که از خاصیت هدایت الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد. سرب سنگین‌ترین عنصر پایدار است

نقش پالادیوم در احتراق، دود

عنصر پالادیوم: بیش از نیمی از ذخیره پالادیوم همراه با رودیوم و پلاتین در سیستم های کاتالیزوری مورد استفاده قرار می گیرد که تا 90٪ گازهای مضر موجود در اگزوز خودرو (هیدروکربن ها، مونوکسید کربن و دی اکسید نیتروژن) را به مواد مضر کمتر (نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب) تبدیل می کند. پالادیم جزء یکی از فلزات کمیاب است که به رنگ نقره‌ای و سفید یافت می‌شود. فلز پالادیوم کمیاب بیشتر از معادن مس و نیکل بدست می‌آید.

نقش رودیوم در احتراق، دود

عنصر رودیوم به مقدار زیاد به‌ عنوان کاتالیزور در فرآیندهای صنعتی گوناگون استفاده می‌شود. کاربرد اصلی این فلز در ساخت مبدل‌های کاتالیست خودروهاست و حدود 80% کل تولید رودیم دنیا در این بخش استفاده می‌شود. رودیم به عنوان یک کاتالیست همراه با پلاتین و پالادیم در ساخت این قطعه خودرو برای کاهش گازهای سمی خروجی از اگزوز موتور استفاده می‌شود. مقاومت بسیار بالای رودیم در مقابل فرسایش و واکنش‌های شیمیایی باعث می‌شود تا گزینه مناسبی برای پوشش‌های مقاوم به فرسایش برای استفاده در حرارت‌های بالا باشد. رودیم یکی از فلزات گروه پلاتین است و همچون دیگر فلزهای هم‌خانوادهٔ خود بسیار کمیاب و گران‌ بهاست و قیمت آن نوسانات بسیار شدیدی را تجربه کرده‌ است. کاربرد اصلی این فلز در حالت آلیاژی با پلاتینیوم و ایریدیم است، که استحکام حرارتی خوب و مقاومت به اکسیداسیون بالایی دارند.

نقش گوگرد در احتراق، دود

حذف گوگرد از ترکیبات نفتی، بخش بسیار مهمی در تصفیه سوخت‌های هیدروکربنی است. ترکیبات گوگردی مانع از عملکرد مناسب خودروها شده و سوختن این ترکیبات همراه با آزاد شدن گاز SO₂است، انتشار این گاز موجب تشکیل باران‌های اسیدی و سایر مشکلات زیستی از جمله تخریب نمای ساختمان‌ها می‌شود. گوگرد همچنین برای تهیه مواد منفجره، رایون، معرف ها، نرم کننده های رنگ، لاستیک، کبریت، کود های فسفاته، کودهای ازته مانند کود سولفات آمونیوم، آسفالت و بتن گوگردی و … استفاده می شود. عنصر گوگرد در طبیعت به صورت طبیعی و خالص، یا به صورت ترکیبات سولفید و سولفات همراه با دیگر عناصر فلزی و نافلزی یافت می‌شود.

نقش نیتروژن در احتراق، دود

نیتروژن در سال 1772 توسط شیمیدانی به نام دنیل رادرفورد کشف شد. او مطمئن بود که در هوا، بخشی وجود دارد که مانع از احتراق است و برای آن نام هوای مسموم (Noxious Air) را انتخاب کرد. البته در همان زمان، این عنصر، مورد مطالعه دانشمندان دیگری هم بود که نام هوای سوخته (Burnt Air) به آن نسبت داده بودند.
بی‌اثر بودن گاز نیتروژن سبب شد تا آنتوان لاوازیه (Antoine Lavoisier) برای آن، نام ازت (Azote) را انتخاب کند که در زبان یونانی به معنای «بی‌جان» است. این گاز، همان ماده‌ای بود که حیوانات بر اثر استنشاق آن خفه می‌شدند، و همچنین موجب خاموش شدن آتش می شد. واژه ازت به کلمه فرانسوی نیتروژن تبدیل شد. به عنوان یک گاز بی‌اثر، این عنصر، مقدار اکسیژن موجود را برای اکسیداسیون مواد طبیعی می‌دهد و در نتیجه از سوختن خود به خودی مواد قابل اشتعال و خوردگی فلزات جلوگیری می‌کند. نیتروژن یا ازت فراوان ترین عنصر در اتمسفر زمین است و برای حیات بسیار حائز اهمیت است. این عنصر برای رشد گیاه ضروری است بنابراین در تولید غذایی که می خوریم حائز اهمیت است. کمبود ازت باعث کاهش رشد گیاهان و منجر به بازدهی کم محصولات می شود.