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Titolo: Cianogeno

Ciao a tutti, ho sentito che il gas cianogeno, C2N2, è il gas che
produce la fiamma con la temperatura + alta, ben 4800 °C. Immagino che
la la temperatura cosi alta sia grazie alla forza del legame NN che si
ristabilisce dopo la combustione, vero?
Inoltre, avevo sentito che per le reazioni + esotermiche e +rapide
l'ossigeno della combustione deve essere fornito dalla molecola, se
fosse fornito dall'atmosfera la reazione sarebbe troppo lenta, ecco
perchè c'è il gruppo NO2 in certe molecole. Come mai questa fa
eccezione?
Grazie

 Grazie
ciao
Soviet_Mario

 Ma cmq mi sfugge la natura di questo composto.
Se si fa la somma delle energie medie di legame dei 2 legami tripli NC
e del legame semplice C-C del cianogeno questa è un pò inferiore alla
somma delle energie di legame dei 2 legami H-C e del legame triplo CC
dell'acetilene. Inoltre la somma delle energie di legame dell'acqua è
un pò inferiore a quella del triplo legame NN. Risultato: la reazione
(CN)2 + 2O2 --> 2CO2 + N2
sembrerebbe produrre più energia della reazione
C2H2 + (5/2)O2 --> 2CO2 + H2O
Però il deltaH(formazione) della prima reazione è meno negativo della
seconda, cioè la prima è meno esotermica; a questo punto mi viene da
chiedermi se il mio ragionamento iniziale è errato o se in questi casi
il deltaH (o il deltaG) di reazione sia meno indicativo.
Help!  %-)

 Help!  %-)
uhm ... non sono in grado di chiarire molto, perché come dissi 
sorprende anche me
ciao
Soviet

 Ma prima di proseguire aspetto chiarimenti sui tuoi conti.
Forse bisognerebbe invece fare il confronto a pari moli di miscela
ossigeno/combustibile; che ne pensi?


 ossigeno/combustibile; che ne pensi?
Uhm ... non saprei, non l'ho mai visto questo genere di 
confronto. Mi pare che addizionare moli eterogenee tra loro non 
porti a dati di grande rilevanza, ma è solo un'opinione.
In condizioni pratiche di erogazione, quel che potrebbe essere 
più significativo è valutare i volumi erogati (ma questi sono 
proporzionali alle moli e si ricade nei casi precedenti).
In un bruciatore con ugelli di uguale diametro e stessa 
pressione di alimentazione del combustibile, l'erogatore eroga 
una massa di cianogeno maggiore che non di acetilene (e meno 
ancora di metano), ma erogando butano la massa sarebbe maggiore 
ancora. Poi si tratta di trovare la carburazione, quindi o si 
apre di più l'ossigeno o si smagra il combustibile ....
Io opterei per il confronto sulla base di pari quantità di O2 
consumato, giusto perché è il reagente comune e scorpora gli 
effetti additivi del peso molecolare, estraendo l'informazione 
sull'energia di legame media del composto da bruciare.
ciao
soviet


Mi è venuta in mente una cosa: l'entalpia di dissociazione di ogni
legame doppio nella CO2 è 1076 kJ/mol, quella del legame triplo in N2
è 945 kJ/mol, quella del singolo legame OH dell'acqua è invece "solo"
492 kJ/mol. Forse è proprio la presenza dell'acqua, nella combustione
dell'acetilene o degli idrocarburi in generale, a limitare la
temperatura della fiamma a causa dell'assorbimento di entalpia di
dissociazione.

cometa luminosa ha scritto:

non capisco esattamente cosa tu voglia dire : perché dell'acqua, 
che si forma come molecola completa e non ci si ferma a radicale 
ossidrile, bisognerebbe computare solo uno dei due legami, 
mentre per gli altri prodotti di combustione si dovrebbero 
considerare tutti i legami presenti ?
Termodinamicamente parlando, inoltre, tanto più sono idrogenati, 
tanto più esotermiche sono le combustioni dei normali combustibili.
Provo a vedere se ho qualche dato termochimico adatto
da
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion
Fuel 		HHV MJ/kg HHV BTU/lb HHV kJ/mol LHV MJ/kg
Hydrogen 	141.8 	61,100 	286 	
Methane 	55.5 	23,900 	889 	
Ethane 		51.9 	22,400 	1570 	
Propane 	50.35 	21,700 	2220 	
Butane 		49.5 	20,900 	2875 	
Gasoline 	47.3 	20,400 		44.4
Paraffin 	46 	19,900 	16,300
Kerosene 	46.2 			43.0
Diesel 		44.8 	19,300 		
Coal 		15–27 	8000–14,000   	200–350 	
Wood 		15 	6500 	300 	
Peat 		6–15 	2500–6500 		
Methanol 	22.7 	9800 	726
Ethanol 	29.7 	12,800 	1300
Propanol 	33.6 	14,500 	2020
Acetylene 	49.9 	21,500 	1300
Benzene 	41.8 	18,000 	3270
Ammonia 	22.5 	9690 	382
Hydrazine 	19.4 	8370 	622
Hexamine 	30.0 	12,900 	4200
Carbon 	32.8 	14,100 	393.5
dunque, cercando di paragonare
idrogeno, metano, etano, etilene (che manca, uff), e acetilene, 
e poi rapportando all'unità di mole di ossigeno
2H2 + O2 -> 2 H20   ((286 * 2) : 1) = 572
CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O  ((889 * 1) : 2) = 444,5
C2H6 + 7/2 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O  ((1570 * 1) : 7/2) = 448,6
C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O  ((2220 * 1) : 5) = 444
C4H10 + 13/2 O2 -> 4 CO2 + 5 H2O  ((2875 * 1) : 13/2) = 442,3
HCCH + 5/2 O2 -> 2 CO2 + H2O  ((1300 * 1) : 5/2) = 520
C6H6 + 15/2 O2 -> 6 CO2 + 3 H2O  ((3270 * 1) : 15/2) = 436
C + O2 -> CO2  ((393,5 * 1) : 1) = 393,5
Da questo quadro (che mi aspettavo un po' diverso) emerge che, 
almeno termodinamicamente, tra i combustibili binari fatti di 
solo H, C o CxHy, è proprio l'idrogeno il record di densità 
energetica per mole di ossigeno combinato, il carbonio essendo 
il peggiore.
Per il resto il metano è insolitamente stabile per come me lo 
attendevo (l'avrei preso per più energetico ... spero che 
incollando il testo non sia andata persa la formattazione, e 
quindi avere confrontato per tutti i poteri calorifici 
SUPERIORI, tranne che per C dove è irrilevante).
Poi ci sono le due eccezioni, quella (spiegabilissima) del 
benzene, aromatico, che fornisce un po' meno calore degli altri 
idrocarburi, e dell'isomero acetilene, che dando prodotti 
nell'identico rapporto, arriva più vicino di tutti al record 
dell'idrogeno.
Rimane il fatto che, imho, quantunque non sia una definizione 
esatta (e con l'eccezione dell'acetilene), più spesso che no, 
quanto più la molecola è idrogenata (e quindi quanto più alta è 
la frazione acquosa dei prodotti di combustione), tanto più 
esotermica è la combustione, il che suggerisce che molta acqua 
prodotta sia un criterio di preferenza e non un fattore 
sfavorevole (ribadisco di avere usato i poteri calorifici 
superiori, quindi con condensazione dell'acqua, forse ho fatto 
male, non so, per gli inferiori, forse più adatti per lo studio 
della fiamma tal quale, bisognerebbe scorporare il ragguardevole 
calore latente di vaporizzazione dell'acqua)
Cmq, ecco, tutta sta trafila per dire che non mi convince molto 
la spiegazione che il cianogeno brucia tanto "caldo" perché non 
contiene acqua tra i prodotti, essendo l'acqua un prodotto poco 
stabile (in senso relativo ovviamente !) rispetto alla CO2 e/o 
all'azoto.
Ripensando ai calori specifici, non so manco se quella ipotesi 
sia poi tanto buona. Ripensandoci la fiamma ossidrica arriva 
tranquillamente a 2500°, che cmq è superiore alla fiamma 
ossigeno/propano o ossigeno/metano, benché la prima contenga un 
sacco di acqua (anzi, SOLO acqua)
Boh
Ciao
Soviet_Mario

 Peat            6-15  2500-6500

Si ma io non stavo parlando del calore di reazione, che come già
sapevamo, è ragguardevole per idrogeno, idrocarburi che ne contengono
di più ecc. Io stavo parlando di *temperatura* della fiamma. Certo, la
fiamma ossidrica arriva a 2500°C ed è solo acqua, ma per l'appunto
quella dell'acetilene è più calda, e quella del cianogeno ancora di
più.
A che temperatura arriverebbe, per esempio, la fiamma prodotta dalla
formazione di azoto molecolare da azoto atomico? Io non lo so ma non
credo che sarebbe inferiore a quella di una fiamma ossidrica.

 credo che sarebbe inferiore a quella di una fiamma ossidrica.
sicuramente ! E' solo parecchio più laborioso alimentarla, cioè 
fare la sorgente generatrice di N atomico. Probabilmente si 
riesce a fare torce a plasmi molto rarefatti, perché N atomico 
può al limite essere veicolato al sito di utilizzo (cmq 
vicinissimo al suo generatore) solo in forma di plasma 
rarefatto, per rallentare la ricombinazione anzitempo.
Per tagliare i metalli sarebbe gramo cmq : penso formerebbe una 
quantità di nitruri refrattari da far paura ! Anzi, pensa che 
alcuni elettrodi iper tecnologici per saldare leghe a alte 
prestazioni, vengono addittivati di alluminio, magnesi o 
titanio, proprio per captare anche le tracce di azoto atomico o 
altre forme di N2 reattivo formando nitruri scorificabili o cmq 
non pregiudicanti la lega saldata.
ciao
Soviet

 dovrebbe essere più fredda di una a partire da azoto atomico.
per quello che ho detto sopra: in pratica, quando i gas (in questo
caso solo l'acqua) arrivano ad una certa temperatura, si avrebbe
(nella mia ipotesi!) una "transizione di fase" dovuta alla
decomposizione dell'acqua, che impedirebbe alla temperatura di
aumentare ulteriormente; transizione di fase che vedo meno probabile
nel caso di N2.
