Horenie nitrometánu

Nitrometán ($\text{CH}_3\text{NO}_2$) je organická zlúčenina zo skupiny nitrozlúčenín. Vznikne, ak v metáne nahradíme jeden atóm vodíka nitroskupinou $-\text{NO}_2$. Nitroskupina je k uhlíku pripojená kovalentnou väzbou – nejde o ióny, ale o súčasť molekuly.

Dôležité je, že nitroskupina obsahuje dva atómy kyslíka. Nitrometán tak nesie časť kyslíka potrebného na horenie priamo vo svojej molekule. Preto slúži aj ako vysokovýkonné palivo – motor s ním dokáže spáliť viac paliva v rovnakom objeme vzduchu.

Pri horení nitrometánu na vzduchu vzniká oxid uhličitý, voda a dusík:

$$4\,\text{CH}_3\text{NO}_2 + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 4\,\text{CO}_2 + 6\,\text{H}_2\text{O} + 2\,\text{N}_2$$

Porovnajte to s metanolom, ktorý je v zmesi pridaný:

$$2\,\text{CH}_3\text{OH} + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CO}_2 + 4\,\text{H}_2\text{O}$$

Štyri molekuly nitrometánu potrebujú len tri molekuly kyslíka zo vzduchu – väčšinu kyslíka si prinášajú samy. Pri horení môžu vznikať aj oxidy dusíka $\text{NO}_x$, preto sa pokus robí v digestore.

Rovnaký princíp – palivo a oxidovadlo v jednej molekule – uvidíte aj pri pokuse Horenie nitrocelulózy. Tam sú kyslíkaté skupiny naviazané na celulózu a látka zhorí bleskovo.

Bežný plameň, napríklad sviečky, je žltý. Túto farbu spôsobujú žeravé čiastočky uhlíka (sadze), ktoré vznikajú pri nedokonalom horení a svietia podobne ako rozžeravené vlákno žiarovky.

Pri horení nitrometánu v zmesi s metanolom vzniká špecifický svetlobielo-sivý plameň s nízkym vyžarovaním žltého svetla. Vďaka kyslíku priamo v molekule horí nitrometán dokonalejšie a sadzí vzniká veľmi málo. Pri zhasnutom svetle tak plameň osvetľuje okolie bez teplého žltého odtieňa a vytvára efekt „čiernobieleho filmu“.

Farbu plameňa môžu naopak výrazne zmeniť aj malé množstvá niektorých kovov – pozrite si pokus Plameňové skúšky.