দহন

দহন বা জ্বলন,^[1] একটি উচ্চ তাপমাত্রার তাপোৎপাদী জারণ-বিজারণ বিক্রিয়া যা মূলত জ্বালানী ও অক্সিডেন্টের (সাধারণত অক্সিজেন) মধ্যে হয়ে থাকে। সাধারণত এটি অক্সিডাইজড বা গ্যাসীয় পদার্থর মিশ্রণ হিসেবে ধোয়া আকারে বের হয়। দহনে সর্বদা আগুন সৃষ্টি করে না, কারণ একটি শিখা তখনই দৃশ্যমান হয় যখন দহনকারী পদার্থগুলি বাষ্পীভূত হয়, যখন দহন ঘটে তখন বৈশিষ্ট্যসূচক শিখা তৈরি হয়। দহন শুরু করার জন্য সক্রিয়ণ শক্তিকে অবশ্যই অতিক্রম করতে হবে (যেমন, আগুন জ্বালানোর জন্য একটি দিয়াশলাই ব্যবহার করে), তেমনি একটি শিখা থেকে দহন চলমান রাখার জন্য যথেষ্ট শক্তি সরবরাহ করতে হবে।

জ্বালানীর দহনের ফলে সৃষ্ট আগুন।

বায়ুদূষণ কমানোর যন্ত্র (শিল্প প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত) নিয়ন্ত্রণে দহন প্রক্রিয়া ব্যবহৃত হয়।

একটি হাইড্রোকার্বন দহনের জন্য সাধারণ রাসায়নিক সমীকরণ নিম্নরূপ -

${\displaystyle \mathrm {C} _{x}\mathrm {H} _{y}+\left(x+{\frac {y}{4}}\right)\mathrm {O_{2}} \rightarrow \;x\mathrm {CO_{2}} +\left({\frac {y}{2}}\right)\mathrm {H_{2}O} }$

প্রোপেন-এর জন্য এই সমীকরণের আকার নিম্নরূপ হবে-

${\displaystyle {\underset {propane}{\mathrm {C_{3}H_{8}} }}+\mathrm {5O_{2}} \rightarrow \;\mathrm {3CO_{2}} +\mathrm {4H_{2}O} }$

ধরণ

সম্পূর্ণ দহন

মিথেনের দহন, যা একটি হাইড্রোকার্বন

সম্পূর্ণ দহনে, বিক্রিয়কটি অক্সিজেনের সাহায্যে জ্বলে এবং সীমিত সংখ্যক উৎপাদ পদার্থ উৎপন্ন করে। যখন একটি হাইড্রোকার্বন অক্সিজেনে জ্বলে, তখন প্রতিক্রিয়াটি প্রধানত কার্বন ডাই অক্সাইড এবং পানি উৎপন্ন করে।

${\displaystyle {\ce {2H_{2}(g){+}O_{2}(g)\rightarrow 2H_{2}O\uparrow }}}$

যখন কোনো মৌল জ্বলে, তখন উৎপাদ পদার্থ প্রধানত সেই মৌলটির সবচেয়ে সাধারণ অক্সাইড হয়। কার্বন কার্বন ডাই অক্সাইড উৎপন্ন করবে, সালফার সালফার ডাই অক্সাইড উৎপন্ন করবে, এবং লোহা লোহা(III) অক্সাইড উৎপন্ন করবে।অক্সিজেন যখন অক্সিডেন্ট হিসাবে কাজ করে তখন নাইট্রোজেনকে একটি দহনযোগ্য পদার্থ হিসেবে বিবেচনা করা হয় না । তবুও, বায়ু যখন অক্সিডেটিভ হয় তখন সামান্য পরিমাণে বিভিন্ন নাইট্রোজেন অক্সাইড (সাধারণত সংকেত NO
_x ) তৈরি হয়।

অসম্পূর্ণ দহন

অপূর্ণ দহন তখন ঘটে যখন জ্বালানি সম্পূর্ণ জারিত করে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং পানি উৎপাদনের জন্য পর্যাপ্ত পরিমানে অক্সিজেন থাকে না।আবার যখন দহন প্রক্রিয়া কোনো তাপ শোষক দ্বারা শীতলীকরণ করা হয় তখনও এটা হয়ে থাকে। সম্পূর্ণ দহনের মতো অপূর্ণ দহনের মাধ্যমেও পানি উৎপন্ন হয়, তবে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিবর্তে কার্বন এবং কার্বন মনোক্সাইড উৎপন্ন হয়।

রাসায়নিক সমীকরণ

স্টকিওমিতিতে অক্সিজেন ও হাইড্রোকার্বনের দহন

সাধারণত, অক্সিজেনে একটি হাইড্রোকার্বন এর স্টকিওমিতিক দহনের জন্য রাসায়নিক সমীকরণ হলো: ${\displaystyle {\ce {C}}_{x}{\ce {H}}_{y}+\left(x+{y \over 4}\right){\ce {O2->}}x{\ce {CO2}}+{y \over 2}{\ce {H2O}}}$

উদাহরণস্বরূপ, অক্সিজেনে মিথেন এর স্টকিওমিতিক দহন সমীকরণ হলো:

${\displaystyle {\ce {{\underset {methane}{CH4}}+ 2O2 -> CO2 + 2H2O}}}$

বায়ুতে একটি হাইড্রোকার্বনের স্টকিওমিতিক দহন

যদি স্টকিওমিতিক দহন বায়ুকে অক্সিজেনের উৎস হিসেবে ব্যবহার করে ঘটে, তাহলে বায়ুতে উপস্থিত নাইট্রোজেন (পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল) সমীকরণে যোগ করা যেতে পারে (যদিও এটি বিক্রিয়া করে না) জ্বালানির বায়ুতে স্টকিওমিতিক গঠন এবং উৎপন্ন গ্যাসের গঠন দেখানোর জন্য বায়ুর সমস্ত অক্সিজেনবিহীন উপাদানকে নাইট্রোজেন ধরে নিলে, নাইট্রোজেন-অক্সিজেন অনুপাত 3.77 হয়, অর্থাৎ (100% − O
₂%) / O
₂%, যেখানে O
₂ শতকরা আয়তনের 20.95% ${\displaystyle {\ce {C}}_{x}{\ce {H}}_{y}+z{\ce {O2}}+3.77z{\ce {N2 ->}}x{\ce {CO2}}+{y \over 2}{\ce {H2O}}+3.77z{\ce {N2}}}$ যেখানে ${\displaystyle z=x+{y \over 4}}$

উদাহরণস্বরূপ, বায়ুতে মিথেনের স্টকিওমিতিক দহন হলো: ${\displaystyle {\ce {{\underset {methane}{CH4}}+ 2O2}}+7.54{\ce {N2-> CO2 + 2H2O}}+7.54{\ce {N2}}}$

বায়ুতে মিথেনের স্টকিওমিতিক গঠন হলো 1 / (1 + 2 + 7.54) = 9.49% আয়তন।

C_αH_βO_γ এর বায়ুতে স্টকিওমিতিক দহন বিক্রিয়া: ${\displaystyle {\ce {C_{\mathit {\alpha }}H_{\mathit {\beta }}O_{\mathit {\gamma }}}}+\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}\right)\left({\ce {O_{2}}}+3.77{\ce {N_{2}}}\right)\longrightarrow \alpha {\ce {CO_{2}}}+{\frac {\beta }{2}}{\ce {H_{2}O}}+3.77\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}\right){\ce {N_{2}}}}$

C_αH_βO_γS_δ এর স্টকিওমিতিক দহন বিক্রিয়া:

${\displaystyle {\ce {C_{\mathit {\alpha }}H_{\mathit {\beta }}O_{\mathit {\gamma }}S_{\mathit {\delta }}}}+\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}+\delta \right)\left({\ce {O_{2}}}+3.77{\ce {N_{2}}}\right)\longrightarrow \alpha {\ce {CO_{2}}}+{\frac {\beta }{2}}{\ce {H_{2}O}}+\delta {\ce {SO_{2}}}+3.77\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}+\delta \right){\ce {N_{2}}}}$

C_αH_βO_γN_δS_ε এর স্টকিওমিতিক দহন বিক্রিয়া:

${\displaystyle {\ce {C_{\mathit {\alpha }}H_{\mathit {\beta }}O_{\mathit {\gamma }}N_{\mathit {\delta }}S_{\mathit {\epsilon }}}}+\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}+\epsilon \right)\left({\ce {O_{2}}}+3.77{\ce {N_{2}}}\right)\longrightarrow \alpha {\ce {CO_{2}}}+{\frac {\beta }{2}}{\ce {H_{2}O}}+\epsilon {\ce {SO_{2}}}+\left(3.77\left(\alpha +{\frac {\beta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}+\epsilon \right)+{\frac {\delta }{2}}\right){\ce {N_{2}}}}$

C_αH_βO_γF_δ এর স্টকিওমিতিক দহন বিক্রিয়া:

${\displaystyle {\ce {C_{\mathit {\alpha }}H_{\mathit {\beta }}O_{\mathit {\gamma }}F_{\mathit {\delta }}}}+\left(\alpha +{\frac {\beta -\delta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}\right)\left({\ce {O_{2}}}+3.77{\ce {N_{2}}}\right)\longrightarrow \alpha {\ce {CO_{2}}}+{\frac {\beta -\delta }{2}}{\ce {H_{2}O}}+\delta {\ce {HF}}+3.77\left(\alpha +{\frac {\beta -\delta }{4}}-{\frac {\gamma }{2}}\right){\ce {N_{2}}}}$