燃焼反応

キャンプ場でたき火をするときを思い浮かべてみてください。火をつけるには、燃えるもの（薪などの可燃物）が必要で、うちわであおいで送り込む空気中の酸素（酸素の供給源）が必要で、マッチで温度を上げてくれる火種（発火点以上の温度）が必要です。この3つのうち1つでも欠ければ、火は絶対につきません。

この3つを「燃焼の3要素」と呼びます。ここでいう発火点（火が自然につく最も低い温度）は物質ごとに違います。紙は約230℃ほどで火がつきますが、太い丸太はもっと多くの熱を加えないと燃え始めません。

消防士が火を消すときに水をかけるのは温度を発火点より下げるためで、毛布をかぶせるのは酸素を断つためです。つまり燃焼反応とは、この3つの条件がぴたりと揃ったときに始まる特別な結びつきなのです。

身近な燃料のうち、木炭はほとんどが炭素、都市ガスは炭素と水素でできています。この燃料が酸素と出会って燃えると、もともとあった原子どうしの結びつきが切れ、酸素と新しくペアを組みます。炭素は酸素と結びついて二酸化炭素に、水素は酸素と結びついて水（水蒸気）になります。

酸素が十分にあるときは、燃料が残らず燃えて二酸化炭素と水だけが残る「完全燃焼」が起こります。このときはすすがほとんど出ず、青くて高温の炎ができます。ガスコンロの炎が青いのは、空気がよく通っているからです。

逆に酸素が足りないと、炭素が酸素と十分に出会えず一酸化炭素になったり、燃えきれなかった炭素の粒がすす（黒い煙）として出てきたりします。これを「不完全燃焼」と呼びます。一酸化炭素は無臭ですが、体内で酸素を運ぶ働きをじゃまする、恐ろしい有毒ガスです。

もう少し正確にいうと、燃焼反応は電子のやり取りをする「酸化還元反応」の一種です。鉄が空気中でゆっくり錆びるのも、鉄が酸素と結びつく反応なので、化学的には燃焼と同じしくみです。

違いは反応が起こる速さです。鉄が錆びる反応はとてもゆっくりなので熱を感じにくいのですが、燃焼はあっという間に大きなエネルギーを放出するため、まばゆい光と激しい熱がはっきり表に現れます。

私たちの体の中の細胞がご飯（ブドウ糖）を燃やして体温を保ち、力を出す「細胞呼吸」も、とてもゆっくり精密に調整された燃焼のいとこのようなものです。燃焼とは結局、エネルギーを抱えた物質が酸素と出会い、より安定した物質に姿を変えながらエネルギーを放出する、自然の法則なのです。