العلوم · الصف الثالث الإعدادي · الترم الأول
تفاعلات الاحتراق والتلوث البيئي
تفاعل الاحتراق وشروطه، والاحتراق الكامل وغير الكامل للوقود، ونواتجه من الغازات الملوثة للهواء، وآثارها البيئية والصحية كالمطر الحمضي والاحترار العالمي، وسبل الحد منها.
آخر تحديث: · كيف نراجع المحتوى
مقدمة
- الوحدة: الوحدة الأولى: التفاعلات الكيميائية وآثارها البيئية
- الدرس: الثاني
نحرق الوقود كل يوم لطهي الطعام وتشغيل السيارات وتوليد الكهرباء. الاحتراق تفاعل كيميائي نافع يمدنا بالطاقة، لكنه يطلق أيضًا غازات قد تلوث الهواء وتضر بالصحة والبيئة. في هذا الدرس نفهم كيمياء الاحتراق وآثاره.
أهداف التعلم
- أن تعرّف تفاعل الاحتراق وتذكر شروطه الثلاثة.
- أن تكتب معادلة الاحتراق الكامل لوقود هيدروكربوني بسيط.
- أن تميز الاحتراق الكامل من غير الكامل من حيث النواتج والخطورة.
- أن تربط غازات الاحتراق بظواهر التلوث وتقترح وسائل للحد منها.
شرح الدرس
تفاعل الاحتراق
الاحتراق تفاعل سريع بين مادة قابلة للاشتعال (الوقود) وأكسجين الهواء، تنطلق منه طاقة حرارية وضوئية، فهو تفاعل طارد للحرارة. ويشترط لحدوثه ثلاثة عناصر تسمى مثلث الاحتراق:
- مادة قابلة للاشتعال.
- غاز الأكسجين.
- حرارة كافية لبلوغ درجة الاشتعال.
وإطفاء الحريق يعني إزالة أحد هذه العناصر: عزل الأكسجين بالبطانية أو الرمل، أو خفض الحرارة بالماء (في غير حرائق الكهرباء والزيوت)، أو إبعاد المادة القابلة للاشتعال.
الاحتراق الكامل
يحدث عند توافر كمية كافية من الأكسجين، وينتج عن احتراق الوقود الهيدروكربوني ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. مثال احتراق الميثان (المكون الرئيسي للغاز الطبيعي):
يكون لهب موقد الغاز في هذه الحالة أزرق.
الاحتراق غير الكامل
يحدث عند نقص الأكسجين، فينتج غاز أول أكسيد الكربون وحبيبات الكربون (السناج) إلى جانب الماء، ويكون اللهب أصفر مدخنًا وتقل الطاقة الناتجة:
أول أكسيد الكربون غاز سام عديم اللون والرائحة، يرتبط بهيموجلوبين الدم بدلًا من الأكسجين فيعطل نقله إلى الخلايا، وقد يسبب الاختناق في الأماكن المغلقة سيئة التهوية.
ملوثات الهواء الناتجة عن الاحتراق وآثارها
| الملوث | مصدره | أثره |
|---|---|---|
| ثاني أكسيد الكربون | احتراق كل أنواع الوقود الكربوني | زيادة الاحتباس الحراري والاحترار العالمي |
| أول أكسيد الكربون | الاحتراق غير الكامل | تسمم واختناق |
| ثاني أكسيد الكبريت | احتراق وقود يحتوي كبريتًا كالمازوت والفحم | أمراض تنفسية ومطر حمضي |
| أكاسيد النيتروجين | الاحتراق عند درجات حرارة عالية في المحركات | مطر حمضي وضباب دخاني |
| الدقائق العالقة والسناج | الاحتراق غير الكامل وحرق المخلفات | تهيج الجهاز التنفسي وتلوث المباني |
المطر الحمضي: تذوب أكاسيد الكبريت والنيتروجين في بخار الماء بالجو مكونة أحماضًا تسقط مع المطر، فتضر بالنباتات والأسماك وتتلف المباني والآثار الحجرية.
وسائل الحد من التلوث
- ضبط محركات السيارات وصيانة المواقد لضمان الاحتراق الكامل.
- التوسع في مصادر الطاقة النظيفة كالشمس والرياح.
- استخدام المحولات الحفازة في عوادم السيارات والمرشحات في مداخن المصانع.
- الامتناع عن حرق المخلفات الزراعية وقش الأرز في الحقول.
- تهوية أماكن استخدام المواقد والسخانات جيدًا.
ملاحظات مهمة
- لا تستخدم سخانات الغاز أو الفحم في غرف مغلقة؛ أول أكسيد الكربون لا يُرى ولا يُشم.
- لا تُطفأ حرائق الكهرباء بالماء لأنه موصل للتيار.
- ثاني أكسيد الكربون ليس سامًا بالتركيزات العادية، لكن زيادته في الجو تسبب مشكلة بيئية عالمية.
المفاهيم الأساسية
- الاحتراق تفاعل طارد للحرارة بين الوقود والأكسجين.
- مثلث الاحتراق: وقود + أكسجين + حرارة.
- الاحتراق الكامل ينتج وماء، وغير الكامل ينتج السام وسناجًا.
- أكاسيد الكبريت والنيتروجين تسبب المطر الحمضي، و يزيد الاحترار العالمي.
ملخص الدرس
الاحتراق تفاعل بين الوقود والأكسجين يحتاج إلى حرارة للبدء ويطلق طاقة. عند كفاية الأكسجين يكون كاملًا وينتج ثاني أكسيد الكربون والماء، وعند نقصه ينتج أول أكسيد الكربون السام والسناج. وتسبب غازات الاحتراق تلوث الهواء والمطر الحمضي والاحترار العالمي، ويمكن الحد منها بضبط الاحتراق والطاقة النظيفة وتقنيات تنقية العوادم.
أسئلة للتدريب
- اذكر شروط الاحتراق الثلاثة، وكيف يطفئ الرمل حريقًا صغيرًا؟
- قارن بين الاحتراق الكامل وغير الكامل للميثان من حيث النواتج ولون اللهب.
- علّل: خطورة استخدام موقد فحم في غرفة مغلقة.
- ما الغازات المسببة للمطر الحمضي؟ واذكر أثرين له.
- اقترح ثلاثة إجراءات يمكن أن تقوم بها أسرتك للحد من تلوث الهواء.