Palaminen

Juhannuskokkoon näyttävä esimerkki palamisesta.

Tuli saadaan aikaan hankaamalla kahta elementtiä.

Palaminenonkemiallinen reaktio,jossa palavaainereagoihapenkanssa. Reaktiossa vapautuulämpöenergiaaja syntyy reaktiotuotteita, kuten täydellisen palamisen lopputuotteitavettäjahiilidioksidia.Tavallisimmin palamisella tarkoitetaan niin nopeaa reaktiota, että aineenlämpötilanousee useisiin satoihin asteisiin. Erityisen nopeaa palamista kutsutaan lähteestä riippuen humahtamiseksi jaräjähtämiseksi.Palamisesta voi syntyä kaasussa tapahtuvavaloilmiö,jota kutsutaan liekiksi. Ilman liekkiä tapahtuvaa palamista kutsutaanhehkupaloksi(kats.hiillos). Kun arkikielessä puhutaantulesta,tarkoitetaan yleensä liekkipaloa. Hallinnasta riistäytynyttä palamista sanotaantulipaloksi.

Kemiassajabiologiassapuhutaan myöshitaasta palamisesta,jossa lämpö ehtii levitä ympäristöön siten, ettei tulenliekkejä esiinny eikä lämpötila nouse kovin korkeaksi. Sellaista tapahtuu esimerkiksilahoamisessajasoluhengityksessä.Myös raudanruostuminenjaruoansulatuson hidasta palamista.

Palon edellytykset

Liekkipalaminen edellyttää toimiakseen syttyvääainetta,riittävän korkeaa lämpötilaa, riittävästi happea sekä katkeamatontaketjureaktiota,toisin sanoen palavasta aineesta irtoavien ja palamisen virittämienvapaiden radikaalienjatkuvaa kohtaamista, mistä syntyy liekki. Liekkipalaminen on käytännössäkaasunpalamista.

Vain kiinteät aineet voivat palaa hehkumalla. Hehkupalon edellytykset ovat muuten samat kuin liekkipalon, mutta koska hehkuessa happi yhtyy palavaan aineeseen suoraan aineen pinnassa, katkeamatonta ketjureaktiota ei tarvita.

Kun jokin palon edellytyksistä poistetaan, palosammuu.

Palaminen kemiallisena reaktiona

VR:n makasiinitpaloivat Helsingissä 5. toukokuuta 2006.

Syttyvät aineet syttyvät kullekin aineelle ominaisessa lämpötilassa, aineen pitoisuudessa, happipitoisuudessa. Syttymiseen liittyy erilaisia ainekohtaisia lämpötiloja kutensavupiste,syttymispiste,leimahduspistejapalopiste.Syttyvä aine voi myös syttyä ilman ulkoista sytytyslähdettäitsesyttymislämpötilassaan.

Palaminen oneksoterminen reaktio.Aineen palaessa vapautuuenergiaa,jonka voi havaitalämpönäja yleensä myösvalona.Vapautuvan energian määrä riippuu palavasta aineesta, ja jokaisella kemiallisella yhdisteellä on sille ominainenpalamislämpö.Palamislämpötila riippuu myös palamisprosessin tapahtumisen nopeudesta.

Kun aine palaa, muodostuuoksideja.Esimerkiksivedynpalaessa syntyy divetyoksidia elivettä(H₂O), korkean lämpötilan vuoksi kuitenkinhöyrynä.Vesi soveltuu tämän takia palojen sammuttamiseen, sillä se on täydellisen palamisen lopputulos eikä voi enää syttyä. Toisaalta esimerkiksihiilimonoksidieli häkä (CO) on vain osaksi palanuttahiiltäja se palaa herkästi edelleen, jolloin syntyyhiilidioksidia(CO₂). Hiilen palaessa syntyvä hiilimonoksidi kuitenkin leviää sellaisenaan ympäröivään ilmaan, jos happea ei ole riittävästi sen palamiseen.

Helposti palavia alkuaineita ovat myös esimerkiksirikkijafosfori,joiden palaessa syntyyrikkidioksidia(SO₂) jafosforipentoksidia(P₂O₅). Palamistuotteista hiilimonoksidi, hiilidioksidi ja rikkidioksidi ovat normaalilämpötiloissakaasuja,fosforipentoksidi sitä vastoin kiinteää ainetta.

Orgaanisen aineenpalaessa siinä olevat molekyylit aluksi hajoavat tuottaen radikaaleja ja atomeja, joiden määrä riippuu molekyylin rakenteesta ja massasta. Muodostuneet lyhytikäiset kemialliset yhdisteet reagoivat helposti hapen/happiatomin kanssa. Jo yksinkertaisen molekyylin kuten metaanin palamisprosessi on monimutkainen tapahtuma ja siihen vaikuttaa suuresti palamisolosuhteet ja läsnä olevan hapen määrä. Metaanin palamisen bruttoreaktio on${\ce {CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}}$,muttametaanin palamisenlopputuotejakauman ymmärtäminen eri palamisolosuhteissa edellyttää palamisprosessin eri reaktiovaiheiden ottamista mukaan palamisen malliin.

Palamisen yhteydessä esiintyvät tulen liekit koostuvat kuumistakaasuista,joita muodostuu kiinteän tai nestemäisen aineen kaasuuntuessa liekkiin sekä atomeista ja CH-radikaaleista.Liekissävoi olla myös kiinteitä hiukkasia kuten hieno­jakoista hiili­pölyä elinokeaepätäydellisen palamisen seurauksena. Varsinainen palaminen tapahtuu liekin ulko­pinnalla näiden hajoamis­tuotteiden reagoidessa keskenään ja happiyhdisteiden kanssa, sillä liekkien sisäosissa ei happea ole.Esimerkiksipuunpalaessa yhtenä hajoamis­tuotteena syntyy myös vapaana alku­aineena olevaa hiiltä, mutta koska se ei haihdu eikä myöskään ole suoraan kosketuksissa ilman hapen kanssa, siitä muodostuu hiillos, joka palaa vasta, kun muut ainekset ovat palaneet, tällöin hehku­palona.

Useimmiten orgaanisten aineiden palaminen jää epätäydelliseksi: osa niiden hajoamis­tuotteista leviää palamatta ympäristöön sellaisenaan ja tiivistyy viileämmässä ilmassa pieniksi hiukkasiksi, jotka kaasuihin sekoittuneena muodostavatsavua.Eräs tällainen hajoamis­tuote on monien aineiden palaessa pieninä määrinä syntyväakroleiini,josta aiheutuu savun silmiä ja hengitys­elimiä ärsyttävä vaikutus.

Yleensä orgaaniset aineet sisältävät myös palamattomia kiinteitä ainesosia, jotka jäävät muuten täydellisenkin palamisen jälkeen jäljelletuhkana.Useimpien puulajien melko suurenkaliumpitoisuudenvuoksi puun tuhka sisältää runsaastikaliumkarbonaattia,K₂CO₃.

Palamiseen liittyviä vanhoja sanoja

Syttyvä tulitikku.

Sanapalaaon ikivanha ja omaperäinen sanasuomensukuisissa kielissä.Se on johdettu syömistä tai nielemistä merkitsevästä kantasanastapala(rekonstruktio). Samasta kantasanasta on johdettu myös osaa merkitsevä sanapala(myöspalanen), alun perin "suupalan" merkityksessä. Sanat palella japakkanentaas on ilmeisesti johdettu palaa-sanasta, ja tällöin on ajateltu, että pakkanen polttaa tai on voimakas kuin tuli. Sama ajatus, tulen ja kylmän vertaus, on pohjalla myös paljon myöhemmässä sanassatulipalopakkanen,joka tavallaan ilmaisee saman asian kahdesti. Tulipalopakkasella tarkoitetaan myös kovia pakkasia, joiden aikana varsinkin ennen oli vaara, että talo syttyy palamaan, koska sitä täytyi lämmittää niin paljon ja voimakkaasti pitkiäkin aikoja, että esimerkiksi piippu saattoi haljeta suurista lämpötilavaihteluista.

Sanasyttyäon ilmeisesti tarkoittanuttulen iskemistäeli tulen sytyttämistä kipinöistä, jotka saatiin lyömällä esineitä vastakkain. Sana syttyä on yleisimmän käsityksen mukaan johdettu yhteen iskemistä merkitsevästäsyteä-verbistä. Samasta juontuvat myös sanatsykkiäjasysätä.Tuli on siis sytytetty "sysäämällä" esineitä yhteen. Sykkimisen merkityksen kautta myös sanasydänon samaa kantaa. Toisen teorian mukaan sana syttyä on ikivanhaa lainaaarjalaiskielistä,mutta tässäkin tapauksessa se olisi alun perin merkinnyt juuri tulen iskentää.

Polttaa-sanasta paljastuu toinen tulen sytyttämisen tapa. Sana polttaa on sukuaporata-sanalle, ja tämä yhteys käy selvemmäksi läheisistä sanoistaporottaajaporo(tuhka). Sanojen taustalla on kitkan kasvattamaan lämpöön perustuvantuliporankäyttö. Tulipora on keppi, jota on pyöritelty nopeaan tahtiin joko kämmenten välissä tai jousen avulla, samalla, kun sen päätä on painettu puuta vasten. Hankaus on lämmittänyt puuta ja lopulta sytyttänyt sen palamaan.Nuohouson voinut myös merkitä tulen hankaamista, ja poron tavalla myösnuohaon merkinnyt tuhkaa. Vaivoin kytevän aineksen eli kydön nostatus ilmiliekkiin,lietsonta,taas tarkoittaa puhumista tulelle eli puhaltamista tuleen, samaan tapaan kuinloitsutarkoittaa puhumista ikään kuin jotain yliluonnollista puhaltaen. Sanaliekkilieneekin tullut lietsoa-sanasta ja tarkoittanut lietsottua tulta, ilmiliekkiä. Ilmestyessään liekkileimahtaa.

Tulilienee sanoista vanhin. Sille on vastineita kaukaisissakin suomalais-ugrilaisissa kielissä. Sitä ei tiedetä lainatun tai johdetun mistään, tosin yhteyksiä tulla-verbiin on ehdotettu. Jos näin olisi, merkitys olisi voinut kehittyä käsityksestä, että tuli tulee eli ilmestyy, kuten on asian laita sanassa ilmiliekki.

Tulentekotapoja

Pääartikkeli:Tulenteko

Tuli voidaan saada aikaiseksi muiden muassa seuraavilla välineillä:

• Kitka
• Suurennuslasi
• Sytytin
• Tulitikut
• Tulukset
• Muut eksotermiset kemialliset reaktiot; esimerkiksihartsinkuumeneminen kovettuessaan

Luonnossa tuli voi syttyä muiden muassa seuraavilla tavoilla:

• Meteoriitti
• Salama
• Vulkaanisentoiminnan seurauksena
• biologinentoiminta; esimerkiksi kiivasbakteeritoimintajuuri leikatussa ruohossa

Katso myös

• Kuumaliekkipalaminen
• Ketjureaktio
• Tuli
• Polttoaine
• Sammutus
• Hapetus-pelkistysreaktio

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheestaPalaminenWikimedia Commonsissa

Valonlähteet

Luonnollinen	Luminesenssi-Taivaankappaleet-Salama-Tuli
Palaminen	Kynttilä-Lyhty-Kalkkivalo-Kaasuvalaistus-Öljylamppu-Öljytuikku-Argand-lamppu-Bude-lamppu-Carcel-lamppu
Hehkuminen	Hehkulamppu-Halogeenilamppu-Nernst-lamppu-PAR-lamppu-Tilley-lamppu-Voimavalolyhty
Fluoresenssi	Loistelamppu-Energiansäästölamppu-Induktiolamppu
Valokaari	Kaarilamppu-Jablotškovin kynttilä
Kaasupurkauslamppu	Suurpainenatriumlamppu-Pienpainenatriumlamppu-Monimetallilamppu-Elohopeahöyrylamppu-Ksenonlamppu-Hohtolamppu
Muut	hohtodiodi(LED) -Rikkiplasmalamppu-Plasmapallo