Is vuur een gas, vloeistof of vaste stof?

De oude Grieken en alchemisten dachten dat vuur zelf een element was, samen met aarde, lucht en water. De moderne definitie van een element definieert het echter door het aantal protonen dat een zuivere substantie bezit. Vuur bestaat uit veel verschillende stoffen, dus het is geen element.

Voor het grootste deel is vuur een mengsel van hete gassen. Vlammen zijn het resultaat van een chemische reactie, voornamelijk tussen zuurstof in de lucht en een brandstof, zoals hout of propaan. Naast andere producten produceert de reactie koolstofdioxide, stoom, licht en warmte. Als de vlam heet genoeg is, worden de gassen geïoniseerd en worden ze weer een andere materietoestand: plasma. Het verbranden van een metaal, zoals magnesium, kan de atomen ioniseren en plasma vormen. Dit type oxidatie is de bron van het intense licht en de warmte van een plasmatoorts.

Hoewel er een kleine hoeveelheid ionisatie aan de gang is in een gewoon vuur, is het grootste deel van de materie in de vlam een ​​gas, dus het veiligste antwoord voor "Wat is de staat van materie van vuur?" wil zeggen dat het een gas is. Of je kunt zeggen dat het meestal gas is, met een kleinere hoeveelheid plasma.

Verschillende compositie voor delen van een vlam

De structuur van een vlam varieert, afhankelijk van naar welk onderdeel je kijkt. Dichtbij de basis van de vlam, mengen zuurstof en brandstofdamp zich als onverbrand gas. De samenstelling van dit deel van de vlam hangt af van de brandstof die wordt gebruikt. Daarboven is het gebied waar de moleculen met elkaar reageren in de verbrandingsreactie. Nogmaals, de reactanten en producten zijn afhankelijk van de aard van de brandstof. Boven dit gebied is de verbranding voltooid en kunnen de producten van de chemische reactie worden gevonden. Meestal is dit waterdamp en koolstofdioxide. Als de verbranding onvolledig is, kan een brand ook kleine vaste deeltjes roet of as afgeven. Extra gassen kunnen vrijkomen bij onvolledige verbranding, vooral van "vuile" brandstof, zoals koolmonoxide of zwaveldioxide.

Hoewel het moeilijk te zien is, breiden vlammen zich naar buiten uit, net als andere gassen. Voor een deel is dit moeilijk waar te nemen omdat we alleen het gedeelte van de vlam zien dat heet genoeg is om licht uit te stralen. Een vlam is niet rond (behalve in de ruimte) omdat de hete gassen minder dicht zijn dan de omringende lucht, dus ze stijgen op.

De kleur van de vlam is een indicatie van de temperatuur en ook van de chemische samenstelling van de brandstof. Een vlam straalt gloeilamp uit, waarbij licht met de hoogste energie (heetste deel van de vlam) blauw is, en dat met de minste energie (koelste deel van de vlam) roder is. De chemie van de brandstof speelt een rol. Dit is de basis voor de vlamtest om de chemische samenstelling te identificeren. Een blauwe vlam kan bijvoorbeeld groen lijken als er boorbevattend zout aanwezig is.