Definiția combustiei în chimie

Combustia este o reacție chimică care are loc între un combustibil și un agent oxidant care produce energie, de obicei sub formă de căldură și lumină. Combustia este considerată o reacție chimică exergonică sau exotermică. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de ardere. Combustia este considerată a fi una dintre primele reacții chimice controlate intenționat de om.

Motivul pentru care arderea degajă căldură se datorează legăturii duble dintre atomii de oxigen din O₂ sunt mai slabe decât obligațiunile unice sau alte obligațiuni duble. Deci, deși energia este absorbită în reacție, ea este eliberată atunci când se formează legăturile mai puternice pentru a produce dioxid de carbon (CO)₂) și apă (H₂O). În timp ce combustibilul joacă un rol în energia reacției, este minor în comparație, deoarece legăturile chimice din combustibil sunt comparabile cu energia legăturilor din produse.

mecanică

Combustia apare atunci când un combustibil și un oxidant reacționează pentru a forma produse oxidate. De obicei, energia trebuie furnizată pentru a iniția reacția. Odată ce începe combustia, căldura degajată poate face combustia să se mențină.

De exemplu, ia în considerare un foc de lemn. Lemnul în prezența oxigenului în aer nu suferă o ardere spontană. Energia trebuie furnizată de la o potrivire aprinsă sau expunerea la căldură. Când energia de activare pentru reacție este disponibilă, celuloza (un carbohidrat) din lemn reacționează cu oxigenul din aer pentru a produce căldură, lumină, fum, cenușă, dioxid de carbon, apă și alte gaze. Căldura de la foc permite reacția să se desfășoare până când focul devine prea rece sau combustibilul sau oxigenul se epuizează.

Exemplu de reacții

Un exemplu simplu de reacție de ardere este reacția dintre gazul de hidrogen și gazul de oxigen pentru a produce vapori de apă:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Un tip de reacție mai familiar este combustia metanului (un hidrocarbon) pentru a produce dioxid de carbon și apă:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

ceea ce duce la o formă generală a unei reacții de ardere:

hidrocarburi + oxigen → dioxid de carbon și apă

oxidanti

Reacția de oxidare poate fi gândită în termeni de transfer de electroni, mai degrabă decât în ​​elementul de oxigen. Chimiștii recunosc mai mulți combustibili capabili să acționeze ca oxidanți pentru ardere. Acestea includ oxigenul pur și, de asemenea, clorul, fluorul, oxidul nitru, acidul azotic și trifluorura de clor. De exemplu, gazul de hidrogen arde, eliberând căldură și lumină, atunci când reacționează cu clorul pentru a produce clorură de hidrogen.

Cataliză

Combustia nu este de obicei o reacție catalizată, dar platina sau vanadiul pot acționa ca catalizatori.

Combustiune completă versus incompletă

Se spune că arderea este „completă” atunci când reacția produce un număr minim de produse. De exemplu, dacă metanul reacționează cu oxigenul și produce doar dioxid de carbon și apă, procesul este o combustie completă.

Arderea incompletă apare atunci când nu există suficient oxigen pentru ca combustibilul să se transforme complet în dioxid de carbon și apă. De asemenea, poate apărea oxidarea incompletă a unui combustibil. Rezultă, de asemenea, atunci când apare piroliza înainte de ardere, cum este cazul majorității combustibililor. În piroliză, materia organică suferă descompunere termică la temperatură ridicată, fără a reacționa cu oxigenul. O combustie incompletă poate produce multe produse suplimentare, inclusiv char, monoxid de carbon și acetaldehidă.