物が燃えたあとの空気には酸素があるのに…

小学校６年生の理科の実験です。集気びんのふたをして、中でろうそくを燃やすとそのうちに炎が消えてしまいます。この時に、気体検知管を使って集気びんの中の酸素濃度を調べると、酸素が16％程度は残っています。酸素があるのにもかかわらず、ろうそくの炎が消えてしまうのはなぜでしょうか。教えてください。

No.7 回答者： htms42 回答日時： 2013/05/26 11:20

燃焼が起こるための条件として

「燃えるもの」、「酸素」、「熱」が必要である
と書かれています。
でも「燃えるもの」、「酸素」があれば燃え続けるというのではありません。
範囲があります。その濃度範囲は燃焼限界（爆発限界）と呼ばれています。
http://www4.ocn.ne.jp/~katonet/kagaku/bakugen1.htm

都市ガスの主成分であるメタンでは空気中の濃度が５．３～１４％が燃焼の持続する範囲です。
プロパンでは２．２～９．５％です。
プロパンが１０％あればもう燃えないのです。この時空気は９０％ですから酸素濃度はその１／５で１８％です。
ベンゼンの燃焼範囲は１．４から７．０％となっていますから 混合気体中での酸素濃度がもっと高い必要があります。燃焼範囲の値は反応条件や容器の形状の影響を受けるようですから細かい数字を当てはめるのはよくないと思いますが２０％が１８％に下がるだけでも燃焼が持続しなくなるということは今までの回答には触れられていないことではないでしょうか。

燃えるものが多すぎても少なすぎても燃えない（燃焼が持続しない）のです。
メタンが完全燃焼するときの反応式は
ＣＨ４＋２Ｏ２　→　ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ
ですからＣＨ４：Ｏ２＝１：２です。この割合で空気と混ざっているとするとメタン：空気＝１：１０ですから混合気体中のメタンの割合は９％になります。燃焼範囲は完全燃焼での割合を間に含んで両側に幅を持っているということです。
同じことをプロパンで考えるとＣ３Ｈ８：Ｏ２＝１：７、プロパン：空気＝１：３５です。混合気体中でのプロパンの割合は２．８％です。燃焼範囲の下限の値にかなり近いです。不完全燃焼であっても、とにかく反応が持続するということが起これば燃えていると判断しますから燃焼範囲は完全燃焼での値に対して対称的ではありません。メタンでは１．５倍ほどの変化でしたがプロパンでは３倍以上になっています。プロパンの方が不完全燃焼の含まれている割合の多い燃焼をするだろうということです。

ろうそくのロウは常温で固体の物質（石油パラフィン）ですから分子がかなり大きいです。
煤のよく出るオレンジっぽい色の炎での燃焼です。ガスコンロの場合のような青い色の炎を見ることはできません。普通に燃えているときでも燃焼範囲の上限に近いようなギリギリのところにあるのでしょう。少し酸素濃度が下がると燃料が多すぎるということで消えてしまうのです。開放空間で燃やしているときはろうそくの軸に沿った上昇気流での酸素の補給があります。集気びんの中での燃焼の場合は燃焼の持続時間が短くなるのだと思います。

No.6 回答者： kyo-mogu 回答日時： 2013/05/23 11:45

単純に二酸化炭素が下に行き、酸素が上に有る状態になったとか？二酸化炭素が貯まった状態の所に炎が入っても燃えることが出来ず消えた。

No.5 回答者： tanuki4u 回答日時： 2013/05/23 00:14

ろうそくの限界酸素指数　（必要な酸素濃度）は15％とか16％

ろうってのは、ほどほどに燃えにくい物質です。

物が燃えるというのは、酸素分子と燃える物質（の気化物）が結合することです。
なので、常態で固体である「ろう」というのは

固体のろう
↓　加熱されて
液体のろう
↓　加熱されて
気化したろう
↓　酸素分子と結合して
二酸化炭素＋水
になる

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%9D%8B

主成分はパルミチン酸 CH3(CH2)14COOH のトリグリセリド。
炭素が16もくっついているわけで、これは相当に燃えにくい。

http://gaden-h.com/nennsyourironn.html

ろうそくは上記の「分解燃焼」の一種だったと思う。

No.4 回答者： Saturn5 回答日時： 2013/05/22 23:06

酸素濃度が５％前後になると燃焼のスピードが落ちて、

発火点の温度を維持できなくなって、火が消えます。
ですから、酸素が残っていても火が消える現象は見られます。

線香やタバコでは酸素濃度が１２％前後で消えることも多いようです。
しかし、ろうそくは燃えやすいものなので、酸素濃度が２～３％までは燃焼が続くのでは
ないでしょうか？

今回の実験で考えられるのは２つです。
・気体検知管を使うときに空気が混入した。
・生徒実験用の気体検知管で誤差が大きい。

＞酸素があるのにもかかわらず、ろうそくの炎が消えてしまうのはなぜでしょうか
酸素があるということに疑問を持ってください。
気体検知管というおおがかりな装置を信じるのも無理の無いことです。
しかし、ここはそれよりもろうそくが消えたという事実に目を向けてください。
自然現象はより単純なものの方が信用できるのです。
そして、その単純なものでもう少し複雑なものの説明をするのが科学です。

No.3 回答者： floriography 回答日時： 2013/05/22 22:35

酸素の濃度が低くなったから。

酸素の濃度が低くなると、ろうそくの燃焼速度が
遅くなります。
遅くなると、発熱量が小さくなります。
小さくなると炎の温度を維持できなくなり、消える。

空気・燃えるもの・発火点以上の高い温度
の中の高い温度がないので消える。

また・・・
二酸化炭素のなかでは、25%以上の酸素がないと
燃え続けられない。

No.2 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/05/22 22:21

　燃焼が継続するためには燃焼で発生するエネルギーが次の反応の活性化に必要な大きさでなければなりません。

　ただ16%と言うのはおかしいです。元々大気中には20%酸素が含まれているはずですが、たった4%の消費で火が消えることはありません。酸素濃度が数%までは燃焼が続くはずです。

No.1 回答者： HIROWI02 回答日時： 2013/05/22 22:19

質問者さんのご年齢はわかりませんが、

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/2173083.html

ここを見てみてはどうでしょうか？？