化学物質の状態・構成・変化理科

炭化反応とは?炭と灰の違いは燃焼にある?理科教員免許を持つライターがわかりやすく解説

キャンプやBBQで紙や木を燃やした後、黒い燃えかすが出来ることでしょう。またBBQで肉や野菜を火の中に落としてしまった場合も燃えカスができる。これらの燃えカスを「炭(すみ)」と言ったり、「灰(はい)」と言ったりする。両者の違いは一体何でしょうか。また、違いは何でしょうか?理科教員免許持ちのライターR175と解説していこう。

ライター/R175

とある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の教員免許持ち。教科書には出てこない日常の身近な現象に結びつけて分かりやすい解説を強みとする。

1.炭化反応

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炭と灰の違いを理解する上で「炭化反応についても抑えておく必要があります。炭化反応とは、字の如く「炭に化ける」反応のことで、炭とは炭素のこと。炭素は揮発しにくいため、有機物など炭素を含む分子を特定条件下で燃焼させると炭素が残こる、これが炭化反応です。本記事では、「炭」と「灰」の違いに焦点を当てながら炭化反応について述べたいと思います。

2.完全燃焼と不完全燃焼

目標に向かって努力し、力を出し切れた場合を完全燃焼、思うような成果を残せなかったら「不完全燃焼」という言い方をしますね。理科でいう完全燃焼、不完全燃焼もこれに近い概念で、完全燃焼では燃焼しきっている不完全燃焼では燃焼できるものがまだ残っている状態です。

燃焼とは

まず燃焼に関して触れておきましょう。燃焼とは、可燃物が熱を発生させながら激しく酸素と結びつく酸化反応」のことです。特に気体が燃焼する現象は「炎」と呼ばれます。可燃物としてイメージする有機物の酸化だけでなく、例えばマグネシウムなどの金属が酸化する反応も燃焼です。

また、広い意味では生体内で起きる酸化反応も「燃焼」であり、例えば「脂肪の燃焼」といった使い方をしますが、これは脂肪酸が酸化る反応を指します。

完全燃焼と灰

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キャンプファイヤで燃やす紙や木材などの有機物(主にC、H、Oの元素から成る)を熱エネルギーを与えて酸化させると、最終的には二酸化炭素(CO2)と水(H2O)になりますね。十分な酸素を与えて燃焼させて有機物を燃え尽きさせて、二酸化炭素と水に変える場合が完全燃焼です。例としてメタンの反応式は以下のようになります。

\次のページで「不完全燃焼と炭」を解説!/

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