木炭は炎がでない → さらに深く知りたい

質問

「木炭が燃えるときは、ほのおがでません。それは、木炭は、ほとんどが炭素でできているため、固体のままで燃えることができるのです。」　・・・　という話を聞きました。
　・・・これだけ聞いてもまだわからないのですが、

　どうして炭素ばかりでできていると、固体のまま燃えることができるのでしょうか。
　逆に、どうして他の物質は気体にならないと（？）　燃えることができないのでしょうか？

　そのあたりの、仕組みを説明して頂けるとありがたいです。
　よろしくお願いします。

回答No.1

CC_T · ベストアンサー

割り箸をアルミホイルでくるんで加熱し、出てくるガスに火をつけると炎になる->ガスが出てこなくなったら木炭の出来上がり。->木炭に空中で着火すると炎を上げずに燃え、僅かな白い灰を残して燃え尽きる
って実験、最近は小学校の理科でやらないのですかね？

炎とはガス、すなわち気体が燃焼している現象です。
木材が燃えるときは、熱によって木から木質ガスが放出され、そのガスが燃えて炎となって見えるのです。
木は炭素と水素や酸素、窒素、硫黄といった物質が結合した有機化合物などの物質が含まれています。
熱によってこれらの化合物は気化し、木から出てきたところで酸素と結合して、炎となります。
これらの物質は個体、あるいは液体の状態では火が付きにくいけれど、高温のガスとなることで酸素と反応しやすくなるのです。

その辺で売られている木炭は有機物が残っていたりするので、着火すると炎を上げて燃えたり、爆ぜることがよくありますが、「純粋な」木炭はその構成物質のほとんどが炭素です。
炭素は熱せられると酸素と結びついて、熱を放出しつつ二酸化炭素に変化します。
この変化には中間のガス状態が存在しないため、炎が出ないで発熱し、僅かな不純物の酸化物を残して燃え尽きてしまいます。

って、こんなところでいかがでしょう？

お礼

あ。もう、完璧でした。
すぐに理解することができました。
ご回答、どうもありがとうございました！

回答No.4

okormazd

えーと、質問が逆のように思えます。

炭素は、燃える(空気中で酸化する)程度の温度では、気体になることができません。だから、燃えても炎は出ません。炭素の沸点は非常に高く、常圧(1気圧)では測定不能でしょう。1/100気圧程度の減圧にして、5000度程度でしょうから、1000度程度の酸化燃焼では、炎は出ません。なぜ、炭素は、こんなに沸点が高いのかは別の質問にしてください。

「どうして他の物質は気体にならないと（？）　燃えることができないのでしょうか？」
気体にならないと燃えることができないのではありません。加熱すると、気化したり、分解して気体を生じるのです。もし、ろうそくのろうが加熱しても頑張って気体にならずに個体のままでいるなら、炎を出さずに燃えるでしょう。
ろうは加熱に対して気化もせず、分解もしないで頑張ることができないのです。なぜ頑張ることができないのかは、別の質問にしてください。

物質にはそれぞれ特有の性質があります。その性質が違うから、違う物質として区別されるのです。その性質の違いがどこから来るのか説明はありますが、あくまでも説明であって、「なぜ？」という疑問が永久的に解消されるわけではありません。炎を上げないで燃えるのが炭素なのです。

お礼

常圧とか、1/1000とか、何だろう？　・・・となりましたが、

＞気体にならないと燃えることができないのではありません。加熱すると、気化したり、分解して気体を生じるのです。

これには感動しました。
質問して、よかった。

ご回答、どうもありがとうございました！

回答No.3

windwald

木炭の燃焼は、ここで示されているような「表面燃焼」だからですね。
http://www.mnc.toho-u.ac.jp/v-lab/combustion/comb01/basic03.html

以下補足です。

木炭の燃焼でも、まれに木炭表面上に青い炎が上がることがあります。
これは燃焼によって生じた二酸化炭素と赤熱した木炭が反応し、一酸化炭素ができることに寄ります。
　CO2 + C → 2CO

一酸化炭素は可燃性で、燃えるときに青白い炎を上げます。
　2CO + O2 → CO2

http://www3.u-toyama.ac.jp/kihara/chem/fire/sumi2.html

お礼

ありがとうございます。
　一酸化炭素の話も、面白かったです。
　化学の世界って、おもしろいな～っ

回答No.2

burahoeru

炎：気体が酸素と結びつき、光を出しているもの
なので、気体が燃えていなければ、炎は出ません。

炭素Cは、酸素O2と結びつき、二酸化炭素CO2になるわけですが、
炭素は固体のまま酸素と結びつきます。からか炎が出ないのです。

たとえば、マグネシウムMgを燃やすと白く発光しながら燃えますが、
あれは固体のMgから固体のMgOに変化しています。

お礼

炭素や二酸化炭素の化学式は知っていましたがburahoeruさんの説明で、「そういうことか。」とわかりました。ありがとうございます！