Вперше в XVIII столітті М.В. Ломоносов науково довів, що процес горіння полягає в хімічному з'єднанні горючої речовини з повітрям. Визначний французький вчений Лавуазьє довів в 1773 р., що процес горіння не просто з'єднання з повітрям, а з одним з його складових - киснем (Лавуазьє страчений на гільйотині в 1774 році за те, що входив у компанію відкупів).
Таким чином, було доведено, що горіння - це реакція окислення. Фундаментальні теорії про процеси горіння і вибуху створили 2 російських учених. В XIX столітті академік А.Н. Бах створив теорію "автоокисления", та в ХХ столітті академік М.М. Семенов створив теорію ланцюгової реакції (ланцюгова теорія). Тут примітне те, що Семенов створив свою теорію стосовно хімічної ланцюгової реакції. Коли актуальним стало питання дослідження ядерних перетворень, ця теорія була прийнята на озброєння фізиками. За розробку цієї теорії академік Семенов першим з радянських учених (в 1956 році) був нагороджений Нобелівською премією.
Докладніше про ці теорії.
За теорією автоокислення Баха при звичайній або трохи підвищеній температурі до молекул горючої речовини приєднуються молекули кисню. При цьому окремі активізовані молекули кисню поводяться як ненасичені і розпадаються, утворюючи активний кисень з вільними зв'язками за схемою
О = О - О – О -.
Ці молекули легко вступають в з'єднання з горючою речовиною, утворюючи перекиси і гідроперекиси:
R-O-O-RH-O-O-H.
Вони, у свою чергу, нестійкі, розпадаються на атомарний кисень і вільні радикали (частинки, що мають підвищену хімічну активність).
Ці частинки, маючи надлишок енергії, продовжують реакцію окислення. Ця теорія добре пояснює всі реакції окислення, які спостерігаються в природі (самозаймання вугілля, торфу).
Але окремі процеси окислення (наприклад, коли в реакцію вводять сповільнювачі або прискорювачі) ця теорія пояснити не може.
Недоліки теорії автоокислення ліквідує ланцюгова теорія академіка Семенова.
Суть її полягає в наступному. При дії на молекули горючої речовини променистої енергії, електричного розряду ці молекули, поглинаючи деяку кількість енергії, розпадаються на атоми і радикали (тобто частинки підвищеної активності), які, в свою чергу, є центрами реакції. Таким чином, здійснюється ланцюгова реакція.
Ця теорія пояснює всі процеси окислення з точки зору кінетики реакції. Згідно з цією теорією процес окислення супроводжується виділенням тепла. В цьому випадку може бути два варіанти:
1 Все тепло, яке виділяється, встигає відводитися в навколишнє середовище.
2 Тепловиділення перевищує швидкість відводу тепла. У цьому випадку через неминуче підвищення температури реакція буде самоприскорюваною. Далі може відбутися процес самозаймання, тобто процес горіння, тому що горюча речовина нагріється до такої температури, при якій відбудеться самозаймання.
- О – О -.