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塩素とメタンの燃焼について
- 塩素とメタンの燃焼についての実験動画がYouTubeに存在します。
- 塩素とメタンを適切な比率で混合させたガスに点火すると、塩化水素と四塩化炭素が発生し、煤の発生しない火炎が得られます。
- この火炎の色は、具体的なものはわかりませんが、煤が発生しないため、おそらく黒くはならないと思われます。
- 化学
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CH4＋4Cl2＝4HCl＋CCl4 ↑この式は、熱の収支がない熱化学方程式で間違った表記です。 (イコールで結ぶには、エネルギーを加える必要がある) メタンの塩素および酸素との熱化学方程式は↓ CH4＋4Cl2＝4HCl＋CCl4＋412kJ CH4＋2O2 ＝2H2O＋CO2 ＋620kJ 塩素の方が発熱量が少なく生成物もメタン一分子に対し、熱が 四塩化炭素一分子と塩化水素四分子に分散されます。 炎の色は温度に依存します。赤より青の方が高温です。 塩素の方が、低温になるでしょう。 発熱量・分子数以外にも、塩素に不利なことがあります。 塩素が重いことです。動きが鈍く、燃焼したものと燃焼するもの の入れ替わりが遅くなります。反応が遅くなり、温度も低くなり ます。塩素では、高温の青い炎は出しにくいのです。 次に、塩素燃焼で煤が出やすい理由。 実際の反応は、熱化学方程式で表した一段階ではありません。 数十数百もの素反応・中間反応があります。最初は↓ Cl2 → 2・Cl CH4 ＋・Cl → ・CH3＋HCl これ以外もそうですが、水素と反応しやすく炭素が残りやすく なります。塩素は、温度・動きの面からこの傾向が強い。 煤の出ない反応条件は、狭いでしょう。実際には、多くの条件で 素反応まで調べるのは、困難であり、毒性の強い塩素で、成果も 評価されないでしょうから、やってる人はいないでしょう。 ガスライターは、ただの着火用で炎一つでブタンですからね。 ガスコンロは、有利な点がいくつかあります。圧力が高いこと、 小さな炎を並べ空気の流れ・取り込み熱源を集中させていること です。もっと調節できるようになっているのがガスバーナーです。 炎の色(温度)を調節できます。当然上限あります。
お礼
回答ありがとうございます。 CH4＋4Cl2＝4HCl＋CCl4＋412kJ と、書くのが正しいのですね。 酸素と比べると塩素の発熱量は少ないということなのですね、生成物の分子が増え熱が分散されるということもあるのですね、さらに塩素分子が重いために燃焼ガスの入れ替わりも遅くなり、反応も遅くなり、温度が低くなるということなのですね、酸素と塩素の燃焼はこれほどの違いがあるのですね。 塩素は水素と反応しやすいために炭素が残りやすく、温度や動きからしても炭素が残りやすく、煤の出ない反応条件は狭く、熱化学方程式のような単純な反応はしないということなのですね、燃焼は奥が深いというかとても複雑な反応なんですね。