燃焼

質問

以前、化学の予備校教師がこんなことをいっていました。

　「燃焼とは、物理的な側面では説明できるが、化学的にはいまだ完全には説明できていない。しかし現在ある大学でその研究が行われており、それが成功した場合には燃焼の技術が飛躍的に上がるだろう。」

　この話は１年位前に聞いたので大昔の話ではないと思うのですが、物理専攻の私にはよくわかりませんでした。ですので話そのものを取り違えているかもしれません。

　心当たりのある方は回答をお願いします。

回答No.4

Hiroshi_34

質問者さんへ。感想です。

＞その話の中で「たとえば、火を消すとき消火器を使わずとも一瞬で消火できるようになるだろう」と言っていました。要は燃焼を化学的に完全に解明すると、燃焼の概念そのものが変わってしまうと言うことらしいです。

とのことですが。
その方が、何を言わんとしているか抽象的で、私の頭では、理解できませんが。

小学校や中学校あたりでは、物質の燃焼（ものが燃えること）には、３つの条件が必要であると習います。燃える物質と燃やす物質、それに熱の３つです。ふつうは、それぞれの例として、炭素や鉄・酸素や塩素・熱です。ですから、燃焼しているときに、これらの１つ以上を取り除けば、燃焼はとまります。燃えている炭素を除くこと、ぬれぞうきんや二酸化炭素や何かの泡で覆うこと、水などをかけて温度を下げること、です。たとえば、炭素と酸素を、いくらふれさせても燃えませんが、ご存じのように、反応するためには活性化エネルギーと言うエネルギー以上の熱などを外から加えないと燃えませんね。

ある具体的な化学反応を理解するときには、反応のしくみ（反応機構）や反応の速さ（反応速度、活性化エネルギー）や化学平衡（平衡定数）などを、実験や観察によって調べます。得られた結果について仮説を立てたり、うまく説明する理論を考えます。研究内容は研究発表したり、内容について研究室内外で議論したり、論文にしたりします。文献調査も、ケミカルアブストラクトをはじめ、インターネットなどで広範囲に調べられます。

　私の言わんとしていることは、実験や観察に基づかないこと、あるいは再現性の無いこと、は自然科学には不向きだということです。自然界には未知のことがたくさんあります。そのかたの、お話だけでなく、実験や観察事項がないと、私は、何とも理解できません。

こんな例があります。日本の電気化学者の間では、「水を電気分解すると水素と酸素が得られる」が、「水の中に白金と二酸化チタンの電極をいれて光を当てると水素と酸素が得られる」という「本多・藤島効果」は評価されていませんでした。これを外国で評価され、あとから日本の電気化学者が評価したそうです。これは、今、「二酸化チタン、触媒、空気中の窒素酸化物の無害化、脱臭・・」などと盛んに注目されていることです。この場合ももちろん、実験結果がありました。

　あることが、より深く理解されるようになることは科学史の中にたくさんありますから、別に驚くべきことではありませんが。酸と塩基の理解も、アレニウスから、ブレンステッド、さらにルイスと。酸化還元の反応も、酸素や水素や塩素から、電子のやりとりへ。

お礼

返答が遅くなりました。

　回答者さんのいっておられるのは「光触媒」のことと存じます。なるほど、たしかに光が当たると金属が水を分解するということは当時としては在ってはならないものだったのでしょう。

　他にもコンピュータウイルスはSF小説の中だけにあると思われていた時代があったようです。言わずもがな、現在はコンピュータウイルスの存在は世界的に認知されています。

　実験・観察・仮説・再現性は科学の基底ともいえます。
　では私の聞いた話は何だったのでしょうか？その予備校教師は有名で、自らの専門教科において嘘をつくようには見えませんでした。
　あらためて身近な専門家に質問してみます。

　長々とすいません。

回答No.3

mojitto

その通りだと思います。
おそらく燃焼が数多くの生成物を生み出してしまうからではないのでしょうか？
つまり燃焼ということ自体は『光＋熱』なんですが、そこから生み出されるものはとても多いので、複雑な反応が起きすぎているということです。
最たる例がゴミ焼却場で、数十万を軽く越える化学物質が生み出されているといいます。

ですから燃焼のメカニズムを解き明かし、完全燃焼が実現できれば、焼却場は非常にクリーンな施設に生まれ変われますよね？

ただ現在ではまだ夢物語だと思いますがね

お礼

ありがとうございます。

回答No.2

noname#62864

想像ですが、燃焼というのは非常に複雑な反応で、例えば、水素が爆発的に燃えるとか、アルコールが燃える、炭が燃える・・・などと、いろいろなものが燃えますが、その燃焼反応のメカニズムの詳細についてはわかっていないということではないでしょうか。
詳細がわからないので、燃える速度や、それに伴って発生するエネルギーを正確に制御することが困難だというわけです。
もしも、ものの燃える速度を正確に制御できるようになれば、燃焼に関する技術の飛躍的な進歩が望めるということかもしれません。

・・・以上述べたことは、私の想像ですので、科学的な妥当性に関しましては、保証しかねます。念のため。

お礼

ありがとうございます。

反応速度やエネルギーについての話はあったと思います。

回答No.1

Hiroshi_34

中学や高校の教科書には、『燃焼反応は、熱や光をともなう化学反応』という説明がなされていると思います。炭素やエタノールを空気中で点火したときの反応や、塩素中に加熱した銅線を入れたときの反応があります。
一方、化学カイロに利用されている、鉄粉が水と酸素と反応してさびる反応のように、熱を伴うけれども遅い反応は、燃焼とは言いません。化学反応では、一般にエネルギーの出入りがあるので、熱や光や電気のエネルギーが関係してきます。化学反応の中の、狭い燃焼反応が云々ということは理解できません。

あなたの質問の中の、ある化学の予備校教師がおっしゃったという記憶の内容（「　　」内の文章）の意味が、私には全く理解できません。そのときの講義ノートをもう一度ご覧になって、再度、より正確な質問をされてはどうでしょうか。そのときは、あなたに満足のいく回答が得られると思います。

お礼

ありがとうございます。

かなり曖昧な記憶であるため、書いている私も意味がよくわからない内容になってしまいました。この話は授業中の閑話休題であったために講義ノートなどもありません。また、現在その教師との一切の交流がないため再質問をすることもままなりません。いまとなってはとても残念なことです。

夏休み明けに大学の講師に尋ねてみます。

補足

これもかなり曖昧な記憶ですが、その話の中で「たとえば、火を消すとき消火器を使わずとも一瞬で消火できるようになるだろう」と言っていました。要は燃焼を化学的に完全に解明すると、燃焼の概念そのものが変わってしまうと言うことらしいです。

なんだかSF小説のようですが印象に残っていました。