Introdução à Ciência do Fogo

Segunda, 14 de fevereiro de 2011

Desde os primórdios, a humanidade vem utilizando o fogo para diversos fins, sendo este um dos principais responsáveis pela sua sobrevivência e pelo seu progresso. Porém, algumas vezes o fogo foge ao controle do homem, provocando inúmeros desastres que, por vezes, só cessam quando consumido todo o material que o alimenta.               Por esta razão, vários estudiosos, através dos tempos, resolveram analisar profundamente o fogo, procurando identificar as suas causas, a sua composição e o seu comportamento, possibilitando, assim, o estabelecimento de procedimentos racionais para combatê-lo de maneira eficaz e segura. COMBUSTÃO, FOGO E INCÊNDIO COMBUSTÃO                 É um processo químico de oxidação, no qual o material combustível se combina com o oxigênio em condições favoráveis (calor), produzindo luz e calor. FOGO                É uma forma de combustão, caracterizada por uma reação química que combina materiais combustíveis com o oxigênio do ar, com desprendimento de energia luminosa e energia térmica. INCÊNDIO                É um acidente provocado pelo fogo, o qual, além de atingir temperaturas bastante elevadas, apresenta alta capacidade de se conduzir, fugindo ao controle do ser humano. Nesta situação se faz necessária a utilização de meios específicos a sua extinção. ANALOGIAS GEOMÉTRICAS DO FOGO TRIÂNGULO DO FOGO           De uma maneira simplificada, podemos associar o fogo à figura geométrica de um triângulo eqüilátero, cujos lados, de igual tamanho entre si, atribuem aos elementos que o compõem, igual importância à produção ou manutenção do fogo. Neste caso, o fogo só existirá se os três elementos representados na figura ao lado, combustível, comburente e calor, se combinarem em proporções adequadas.                                Triângulo do fogo Combustível                 É toda a matéria susceptível à combustão, existente na natureza nos estados sólido, liquido e gasoso.                 De maneira geral, todas as matérias são combustíveis a uma determinada temperatura, porém, para efeito prático, foi arbitrada a temperatura de 1000ºC como um marco divisível entre os materiais considerados combustíveis (entram em combustão a temperaturas iguais ou inferiores a 1000ºC) e os incombustíveis (entram em combustão a temperaturas superiores a 1000ºC). Comburente                São todos os elementos químicos capazes de alimentar o processo de combustão, dentre os quais o oxigênio se destaca como o mais importante, por ser o comburente obtido de forma natural no ar atmosférico que respiramos, o qual é composto por 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases.                Hoje em dia, já se conhecem outros elementos químicos que atuam como comburente, porém, só podem ser obtidos em laboratório.                Para que haja uma combustão completa é necessário que a porcentagem de oxigênio esteja na faixa de 13% a 21%. Caso esta faixa esteja entre 4% e 13% a combustão será incompleta, ou ainda, não se processará, em porcentagens inferiores a 4%. Calor               É a condição favorável que provoca a interação entre os dois reagentes, sendo este o elemento de maior importância no triângulo do fogo, uma vez que é responsável pelo início do processo de combustão, já que os dois outros reagentes, em condições naturais, encontram-se permanentemente associados. TETRAEDRO DO FOGO                 A função didática deste polígono de quatro faces é a de complementar o triângulo do fogo com outro elemento de suma importância, a reação em cadeia.                 A combustão é uma reação que se processa em cadeia, que após a partida inicial, é mantida pelo calor produzido durante o processamento da reação.                 A cadeia de reações, formada durante a combustão, propicia a formação de produtos intermediários instáveis, principalmente radicais livres, prontos a se               combinarem com outros elementos, dando origem a novos radicais, ou finalmente, a corpos estáveis. Conseqüentemente, sempre teremos a presença de radicais livres em uma combustão.                 A estes radicais livres cabe a responsabilidade de transferir a energia necessária à transformação da energia química em calorífica, decompondo as                 moléculas  ainda  intactas e, desta vez, provocando a propagação do fogo numa verdadeira cadeia de reação.                 Para exemplificar este processo, vamos analisar o processo de combustão do Hidrogênio no ar: 1ª fase:Duas moléculas de hidrogênio reagem com uma molécula de oxigênio, ativadas por uma fonte de energia térmica, produzindo 4 radicais ativos de hidrogênio e 2 radicais ativos de oxigênio; 2H2 + O2 + Energia Térmica de Ativação → 4H (Radical) + 2O (Radical) 2ª fase: Cada radical de hidrogênio se combina com uma molécula de oxigênio, produzindo um radical ativo de oxidrila mais um radical ativo de oxigênio; H (Radical) + O2 → OH (Radical) + O (Radical) 3ª fase: Cada radical ativo de oxigênio reage com uma molécula de hidrogênio, produzindo outro radical ativo de oxidrila mais outro radical ativo de hidrogênio; e O (Radical) + H2 → OH (Radical) + H (Radical) 4ª fase: Cada radical ativo de oxidrila reage com uma molécula de hidrogênio, produzindo o produto final estável – água e mais um radical ativo de hidrogênio. OH (Radical) + H2 → H2O + H (Radical) E assim sucessivamente, se forma a cadeia de combustão, produzindo a sua própria energia de ativação (calor), enquanto houver suprimento de combustível (hidrogênio). Tetraedro do fogo