引火点、着火点という言葉を聞いたことがありますか？
聞いたことがあっても、詳しい意味までは知らない人もいるかと思います。
引火点、着火点を理解するためには「ものが燃える仕組み」を知る必要があります。
そこで、燃える仕組みと引火点、着火点について説明してみたいと思います。
燃焼の仕組み
燃焼は、燃えるものと空気中の酸素が反応する酸化反応です。
ですから、燃えるものと酸素の両方がなければ燃えることはありません。
それを踏まえて燃焼の仕組みを考えてみましょう。
燃焼は連鎖反応
酸化は、火を着けなくてもわずかずつ進みますし、触媒が存在すると反応が速くなることもあります。
しかし、その場合は火が着くことはないので、燃焼とは違います。
燃焼は、酸化反応が連鎖的に起きることを指すのです。
まず、どこかで酸化反応が起こります。
酸化反応が起きると熱が発生します。
もし、一か所で多くの酸化反応が起こると、その部分の温度が上昇します。
その温度上昇によって、周囲の酸化反応が促進され、それによってまた温度が上がる、そういう反応が連鎖的に起きる場合を燃焼と呼びます。
燃焼する場所
ガソリンや灯油など液体が燃える場合を考えてみましょう。
図のように、容器に可燃性の液体が入っているとします。
酸化反応には、燃えるものと酸素が必要でした。
液体の内部には酸素がありません。
液体から離れた場所には燃えるものがありません。
ここでは、酸化反応が起こらないのです。
液体と空気が接触している液面では酸化反応は起きます。
しかし、液面にある空気と接している液体分子が酸化するだけでは、少なすぎて温度が上がらず連鎖反応までいきません。
液体の揮発
液体の揮発を考慮してみましょう。
液体は蒸気圧を持っていて、少しずつ蒸発します。
すると、液体の上部で蒸発した可燃性の気体と空気が混合されます。
可燃性の気体と空気が混ざっているので、ここで一気に酸化が進むと温度が上がり、連鎖反応が起きるのです。
これが燃焼です。
液体の蒸気圧
液体が蒸発しにくい場合、気体になってもその量はわずかです。
気体の量が少なすぎて、連鎖反応が起きるのに足りない場合は、燃焼は起きません。
蒸発して気体になる量がある一定値を超えた場合に燃えるのです。
引火点とは？
液体の蒸気圧は温度によって変わります。
温度が高くなれば、気体になる量も多くなっていきます。
ですから、温度を上げていくと、少しずつ蒸気圧が上がり気体になる割合が増えていくのです。
そして、温度が連鎖反応が起きるのに充分な気体が発生するところまで上がると、何かのきっかけ（静電気など）で酸化反応が起きると連鎖的に燃え広がります。
この温度が引火点です。
「引火点以上の温度になると、わずかなきっかけで燃える」
ということです。
火を近づける場合
引火点は「わずかなきっかけで」燃え始める温度です。
液体の温度が引火点より低くても、火をつけると燃えてしまいます。
火を近づけることによって液体の温度が上がり引火点を超えてしまうからです。
ですから、引火点以下の液体でも火をつければ燃えるということになります。
固体の場合
固体の燃焼はどうやって起きるのでしょうか？
固体は常温付近ではほとんど気体になることがありません。
しかし、一度火がついて高温（炎の温度は1000～2000℃にもなります）になると、温度に耐え切れず分解が始まります。
そして分解してできたガスが、空気と混ざって酸化反応を起こし、それによって高温を保持するという仕組みになっています。
ただし、火薬のように固体の分子内に酸素を持っている物質は空気とは関係なく燃えてしまいます。
着火点とは？
着火点というのは、何のきっかけがなくても自然に火がつく温度のことです。
その温度まで温度を上げると自然に着火してしまう温度です。
普通の可燃物の場合は、着火点は250℃以上なので自然にそこまで温度が上がることはありませんが、料理の途中で油を火にかけっぱなしにするような場合には自然着火することがあります。
また、火薬やそれに類するものでは低い温度で着火するものもあります。
着火しやすく火災の原因になることから使用が制限されたセルロイドは、160℃くらいで自然着火します。
爆発とは？
可燃性の液体を引火点より高い温度に放置しておくのは非常に危険です。
なぜなら「爆発」の危険があるからです。
普通の燃焼は液面付近の気体だけが燃えているので、反応によって可燃性のガスや酸素が減っていきます。
燃焼を続けるには反応してなくなった分が補充されなければならないので、その補給速度で燃え広がり方が制限されます。
でも、もし蒸発した可燃性の気体が液面近くだけでなく、もっと広い空間、例えば部屋中に広がってしまっていたら、補給の必要なんてありません。
部屋中の可燃性ガスが一気に反応してしまうのです。
これが「爆発」です。
「燃焼」は可燃性のガスまたは酸素が供給される速度でコントロールされるのに対し、「爆発」はコントロール不能なのです。
主な液体の引火点と着火点
主な液体の引火点と着火点を表にしました。
| 可燃性液体 | 引火点 | 着火点 |
| ガソリン | -43℃ | 246℃ |
| 灯油 | 40～60℃ | 約250℃ |
| エタノール | 17℃ | 363℃ |
| 植物油 | 327℃ |
ガソリンと灯油の違いを見て下さい。
ガソリンの引火点は、なんと-43℃です。
-43℃以上で空気と接触しているときにちょっとしたきっかけがあると引火します。
そして、-43℃以上のところに置いておくと、可燃性の気体が広がり爆発の危険性があります。
それに比べると灯油は40～60℃なので、ガソリンと灯油の違いは非常に大きいのです。
＊追記
2019年7月18日、京都アニメーションで痛ましい放火事件が起きました。
このとき犯人は「ガソリン」を使ったため、「爆発」が起きて多くの犠牲者を出すことになってしまったのです。
放火には入手しやすい灯油が使われることが多いのですが、灯油の場合は引火点が40℃以上なので爆発することはほとんどありません。
もし、犯人がそのことをわかっていてガソリンを使ったのであれば、放火というより爆破と呼ぶべきかもしれません。
