Пламя становится светящимся из-за образующихся в нем раскаленных твердых частиц. Если образующихся частиц слишком много, то они не успевают нагреться в пламени до белого каления,…

Задача: определить, какие из веществ при горении на открытом воздухе дают светящееся (incandescence) пламя или коптящее (дымящее) пламя.

Ключевой принцип:

• Светящееся пламя возникает, когда в пламени образуются раскалённые твердые частицы (или высокотемпературные оксиды металлов), которые светятся. Это часто бывает у металлов (или их оксидов) и при горении фосфора.
• Коптящее пламя возникает при сильном образовании частиц углерода ( soot ) из углеродсодержащих топлива — тогда пламя выглядит дымным и жёлто-оранжевым.
• В газообразном горении могут быть свечения газовых радикалов (например, синий оттенок метана), но это не светящееся за счёт раскалённых частиц пламя.

Рассмотрим каждое вещество по задаче:

• магний (Mg)

  • Тип пламени: светящееся.
  • Обоснование: при сгорании образуется оксид магния MgO в виде раскалённых частиц, которые светятся ярким белым светом.
  • Реакция (упрощённо): 2 Mg + O2 → 2 MgO.
  • Цвет пламени: ярко белый.

• сера (S)

  • Тип пламени: не светящееся и не коптящее (скорее голубоватое газообразное пламя).
  • Обоснование: сера горит кислородом в газообразной фазе, образуя SO2; пламя не состоит из светящихся твёрдых частиц и не коптит углеродом.
  • Реакция (упрощённо): S + O2 → SO2.
  • Цвет пламени: синий/ bluish оттенок.

• бензин (бензиновая фракция, углеводородное топливо)

  • Тип пламени: коптит (димит, дымится).
  • Обоснование: углеводороды содержат углерод; неполное сгорание образует сажу (углеродные частицы), которые нагреваются и светятся, а дым от пыли/сажи видим в пламени.
  • Цвет пламени: жёлто-оранжевый, дымчатый.

• метан (CH4)

  • Тип пламени: не коптит (при достаточно кислорода); не светящееся за счёт раскалённых частиц.
  • Обоснование: при полном сгорании метана образуются CO2 и H2O; пламя часто синее из-за газообразного свечения радикалов CH и C2, а не за счёт светящихся частиц.
  • Реакция: CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O.
  • Цвет пламени: синий (при избытке кислорода); не коптит.

• фосфор (P)

  • Тип пламени: светящееся (и может быть небольшое дымление).
  • Обоснование: фосфор горит в воздухе, образуя оксиды фосфора; пламя интенсивно светится за счёт самопроисходящего горения и светится ярким светом; может сопровождаться белым дымом оксидов фосфора.
  • Реакция (упрощённо): P4 + 5 O2 → P4O10.
  • Цвет пламени: ярко светящийся, часто бело-жёлтый; дым может быть белым.

Итог по задаче:

• Светящееся пламя дают: магний, фосфор.
• Коптящее пламя дает: бензин.
• Остальные проверки:
  • метан: не коптит, не даёт типично светящееся пламя (в основном синий свечения газовой стадии).
  • сера: не коптит и не даёт характерно светящееся пламя (газообразное голубое пламя).

Примечания:

• В реальности коптение зависит от условий горения (соотношение топлива и воздуха). При дефиците кислорода почти любые углеводороды могут коптить.
• Это объяснение основано на типичном школьном представлении: светящееся пламя связано с раскалёнными твёрдыми частицами (или оксидами металлов), коптящее — с образованием углеродистой сажи.

Если нужно, могу привести более детальные балансировки реакций или описать цветовые оттенки пламени для каждого вещества.