●燃焼【ねんしょう】

燃焼の定義

よく「熱と火を伴った酸化反応」という定義がされているが、現在では化学反応に伴う熱エネルギーの移動と気体の流れの問題としての見方が主流である。この立場から燃焼現象を考えると、発火と火炎伝播(でんぱ)とに大別できる。後者は、火炎面に入ってくる燃料の未燃ガスの流れ方によって、層流火炎伝播と乱流火炎伝播とに分けられる。現象の関係する相が単一の場合は均一系、二相以上の場合は不均一系とよぶ。さらに、火炎面に到達するよりも前で、空気や酸素などの酸化剤と燃料気体が混合している「予混燃焼」と、混合が行われていない「拡散燃焼」に分けることも行われる。たとえば、薪(まき)や木炭などの固体の燃焼は、不均一系拡散燃焼である。

［山崎　昶］

燃焼のための酸化剤

ほとんどの燃焼は酸素との反応であるが、前記のようにフッ素、塩素などのほか、硝酸塩や過塩素酸塩などを酸化剤として用いることもある。これらの酸化剤を「支燃性物質」といい、燃料のほうを「可燃性物質」という。よく新聞紙上に散見する「可燃性混合物」というのは、この支燃性物質と可燃性物質との混合物のことである。

［山崎　昶］

燃焼の反応機構

一般に燃焼の主反応は気相中でおこるが、固体の表面に触媒作用をもつ箇所があると、この表面で酸化反応がおこり、表面燃焼が始まる。燃焼が始まるのに必要な最低温度は発火点とよばれている。よく手品に出てくる角砂糖に火をつけるトリックも、灰の中にある炭酸カリウム分などによる触媒作用で発火点が低下することを利用して、表面燃焼をおこさせるのにほかならない。物質が完全に燃焼するときに発生する熱量を燃焼熱heat of combustionといい、普通は物質1グラム当りあるいは1モル当りの値をキロカロリーで表す。発熱量という用語も、とくに工学の分野では用いられる。

　都市ガスの炎などは、均一系予混燃焼の例であるが、定常的な層流炎である。これが認められるのは、燃料ガスの流速と、混合気体の燃焼速度がうまくつり合ったときである。内炎は未反応の燃料気体を含み、還元性をもっているので還元炎という。外炎は酸化炎とよばれる。このような炎の特性は、吹管分析や熔球(ようきゅう)反応（リン塩球やホウ砂球）などの乾式の分析法に利用されるが、陶磁器のうわぐすりなども、この酸化炎と還元炎とで異なる色となることを利用することも少なくない。たとえば、銅イオンは還元炎では赤系統、酸化炎では青系統の色となる。

　このように身近な現象であり、100万年以上の人類による利用の歴史をもっているのだが、その機構や現象の解析にはまだ未知の点がある。基礎的な研究が進歩しだしたのはここ20年ぐらいであろう。とくに災害などとの関連もあり、また高速反応に対する研究手段も増加してきたためである。

［山崎　昶］

『熊谷清一郎著『火』（岩波新書）』▽『ファラデー著『ロウソクの科学』（三石巌訳・角川文庫／矢島祐利訳・岩波文庫）』