Hvorfor flammen til gassovner er blå og hva det betyr når den blir gul-rød

Alle som har en gasskomfyr hjemme vet at når den er slått på, dvs komfyr en dannes umiddelbart blå/lyseblå flammeveldig forskjellig fra den rød/oransje som genereres av et stearinlys eller en vedfyrt peis. Vi tror kanskje at fargen på flammen avhenger av brennstoffet, som det vanligvis er for ovner metangass eller noen ganger, i områder som ikke betjenes av distribusjonssystemer, LPG i sylindere. I virkeligheten kan selv disse gassene under feil forhold danne mer rødlige flammer: ovner som ikke fungerer, fører til dannelse av rester av karbonholdige partikler som vanligvis kalles sot, som når de gløder avgir en sterk gul-rød farge. Der blå flamme det indikerer ganske enkelt fullstendig forbrenning av hydrokarbon (metan eller LPG), uten resterkun tilgjengelig forhåndsblanding av drivstoffet med riktig mengde luft: et prinsipp gjort kjent av den tyske kjemikeren Robert Wilhelm Bunsenoppfinner av den såkalte «Bunsen-brenneren», et instrument som finnes i mange laboratorier. Vær imidlertid forsiktig: «fullstendig forbrenning» betyr ikke at flammen ikke frigjør forurensende forbindelser, som f.eks. nitrogenoksider (INGEN_x). Derfor er det alltid viktig ventilere rommene under matlaging.

Bunsen og den perfekte gass/luft-blandingen

Den blå flammen er en indikator på fullstendig forbrenning av all gassen vi bruker, uten å etterlate rester: det betyr at forbrenningen skjer på den mest optimale måten, takket være en perfekt balanse mellom reagensene (gass, drivstoff og oksygen, oksidasjonsmiddel). Med fremveksten av moderne kjemi forsto forskere at materie var sammensatt av molekyler og atomer, og at reaksjoner blant forskjellige forbindelser fulgte nøyaktige matematiske regler: som i en oppskrift må «ingrediensene» blandes med riktige mengder for å få best resultat. I kjemi kalles dette forholdet mellom ingredienser et «støkiometrisk forhold».

I våre ovner finner en kjemisk forbrenningsreaksjon sted og det riktige støkiometriske forholdet for en brennende gass (brensel) oppnås ved å gi en tilstrekkelig luftmengde og derfor riktig mengde oksygenmolekyler (oksiderende).

Kjemikeren Robert Wilhelm Bunsen eksperimenterte i 1857 flere modifikasjoner av eksisterende brennere, utbredt i flere tiår i kjemiske laboratorier i store europeiske byer, hvor gasser som f.eks. metan de ble allerede brukt til belysning av bygninger og gater. Ved å lage noen åpninger i en metallsylinder, som kan åpnes eller lukkes etter eget ønske med en spesiell «krage», klarte Bunsen juster og bland metan og luft fint før den når flammenog dermed oppnå perfekt justerbar forbrenning og når høyere temperaturer.

Selv i dag indikeres oppnåelsen av riktig luft/gass-forhold ved at flammen skifter fra en oransje/gul farge, på grunn av de glødende sotpartiklene, til en blå flammevanligvis delt inn i et område med mer intens farge (hvor det varmeste området er plassert, ca 1500°C på det høyeste punktet) og et større, nesten usynlig område.

Fordi flammen er virkelig blå og ikke en annen farge

Alt avhenger av oppnådd temperatur og den elektromagnetiske strålingen som noen partikler sender ut under forbrenningsreaksjonen. Hvert materiale, når det varmes opp, avgir en stråling i det infrarøde (det vi oppfatter som varmenærmer seg flammen), men over en viss temperatur, denne strålingen den faller også i det synlige feltet. For eksempel gult/rødt lys det er på grunn av den «svarte kroppsstrålingen» av sotpartikler. Dette er hva som skjer med også ovnsmotstandersom blir «lyser rødt» når den er i drift, eller ai filamenter av en gammel lyspære som ved høyere temperaturer (3000 °C) skinner en intenst, gult lys.

I fravær av sot, vi kan imidlertid observere en mye mindre intenst og blåaktig lyspå grunn av i dette tilfellet mellomliggende molekyler i forbrenningsreaksjoner: det handler om radikalerustabile arter som OH* og CH*. De elektronene til disse molekylene de kan få energi på grunn av høye temperaturer, og falle tilbake til grunntilstanden de gir opp energi i overkant i form av elektromagnetisk stråling som øyet vårt ser på som «lys». Disse radikalene slipper ut stråling mellom 300 og 500 nmbølgelengder som vises for øynene våre mellom lilla og blå-blå.

Utbredelsen av gasskomfyrer

Fullstendig forbrenning av gassen fjerner karbonrester, dvs. sotsom får gjenstander i nærheten av flammer som de av et stearinlys til å sverte: dette er også tillatt redusere uforbrente gasser (som blir igjen etter forbrenning), fordi en gass blandet seg godt med oksygen brenner heltproduserer kun CO₂ og fuktighet.

Spredningen av gasskomfyrer (og kjeler).bygget etter dette prinsippet, har gjort det mulig for oss å gå fra bruk av peiser og vedovner til sikrere og renere matlaging og oppvarmingsmetoder i hjemmene våre, og frigjøre dem fra sot. I Italia nesten 69 % av familiene eier en gasskomfyrtil tross for den stadig økende spredningen av elektriske komfyrer og spesielt induksjonstopper.

I gassovner er metanet forhåndsblandet med luft før det forlater brenneren, f.eks. under normale forhold flammen vil alltid være blå: blokkeringer av kanaler eller andre problemer kan føre til dannelse av rødere flammersom indikerer behov for vedlikehold.

Klassikeren er et unntak gul flamme som vi ser når skum eller saltvann kommer ut av pannen i brann: i så fall avhenger den midlertidige fargen på flammene av tilstedeværelsen av natrium i vann og spesielt fordelingen av elektronene, en egenskap utnyttet i den kjemiske analysen kalt «flammetestet» for å identifisere salter eller metallpulver.

Gassproblemene

Som forventet, men fullstendig forbrenning frigjør oss ikke fra skadelige utslippsom lett kan øke innendørs forurensning. Under forbrenning favoriserer faktisk varmen dannelsen av nitrogenoksider (NO_x), spesielt nitrogendioksid (NO₂) som kan forårsake irritasjon i luftveiene, spesielt hos barn, og favoriserer utbruddet av astma; dessuten, Forbrenning reduserer mengden oksygen i luften, samtidig som den beriker mengden av CO₂selv om mengdene gass som brennes til et måltid er små.

EN CLASP studiesom innebærer 7 europeiske land inkludert Italiafremhever hvordan NO_x er tilstede kl konsentrasjoner opptil 3 ganger høyere i boliger med gasskomfyrer, spesielt i kjøkkenområdet. Studien er ikke spesielt omfattende (det er kun 40 boliger overvåket i Italia, hvorav kun 2 med elektriske/induksjonstopper), men konklusjonene er i tråd med andre internasjonale studier: også av denne grunn, samt for å redusere CO-utslipp₂, New York State (USA) har forbudt installasjon av gasssystemer i nybygde bygninger.

Hvilke tiltak kan vi gjøre, i tillegg til å bytte hvitevarer, et sikkert kostbart alternativ? Sikkert bruke hetter og ventilasjonsanlegg at de tar med uønskede matlagingsprodukter utenfor, er den første forholdsregelen. Et annet triks er å lufte rommene godt: «isolere» kjøkkenet, lukke dørene innover og åpne vinduene når det er mulig for å fremme luftsirkulasjonenkan hjelpe redusere NO-konsentrasjonene ytterligere_x i våre hjem, så lenge uteluften er relativt ren.