La combustione è a reazione chimica che si verifica tra un combustibile e un agente ossidante che produce energia, solitamente sotto forma di calore e luce. La combustione è considerata un exergonic o esotermico reazione chimica. È anche noto come masterizzazione. La combustione è considerata una delle prime reazioni chimiche intenzionalmente controllate dall'uomo.
La ragione per cui la combustione rilascia calore è perché il doppio legame tra gli atomi di ossigeno in O2 è più debole dei singoli titoli o di altri doppi legami. Quindi, sebbene l'energia venga assorbita nella reazione, viene rilasciata quando si formano legami più forti per produrre anidride carbonica (CO2) e acqua (H2O). Mentre il carburante ha un ruolo nell'energia della reazione, è minore in confronto perché i legami chimici nel carburante sono paragonabili all'energia dei legami nei prodotti.
Meccanica
La combustione si verifica quando il carburante e un ossidante reagiscono per formare prodotti ossidati. Tipicamente, l'energia deve essere fornita per iniziare la reazione. Una volta avviata la combustione, il calore rilasciato può rendere la combustione autosufficiente.
Ad esempio, considera un fuoco di legna. Il legno in presenza di ossigeno nell'aria non subisce una combustione spontanea. L'energia deve essere fornita, a partire da un fiammifero acceso o dall'esposizione al calore. Quando è disponibile l'energia di attivazione per la reazione, la cellulosa (un carboidrato) nel legno reagisce con l'ossigeno nell'aria per produrre calore, luce, fumo, cenere, anidride carbonica, acqua e altro gas. Il calore del fuoco consente alla reazione di proseguire fino a quando il fuoco diventa troppo freddo o il combustibile o l'ossigeno si esauriscono.
Reazioni di esempio
Un semplice esempio di a reazione di combustione è la reazione tra idrogeno gassoso e ossigeno gassoso per produrre vapore acqueo:
2H2(g) + O2(g) → 2H2O (g)
Un tipo più familiare di reazione alla combustione è la combustione del metano (un idrocarburo) per produrre anidride carbonica e acqua:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
che porta a una forma generale di una reazione di combustione:
idrocarburo + ossigeno → anidride carbonica e acqua
ossidanti
Si può pensare alla reazione di ossidazione in termini di trasferimento di elettroni piuttosto che di ossigeno elemento. I chimici riconoscono diversi carburanti in grado di agire come ossidanti per combustione. Questi includono ossigeno puro e anche cloro, fluoro, protossido di azoto, acido nitrico e trifluoruro di cloro. Ad esempio, l'idrogeno gira, rilasciando calore e luce, quando reagito con cloro per produrre acido cloridrico.
Catalisi
La combustione di solito non è una reazione catalizzata, ma il platino o il vanadio possono agire da catalizzatori.
Completo contro combustione incompleta
Si dice che la combustione è "completa" quando la reazione produce un numero minimo di prodotti. Ad esempio, se il metano reagisce con l'ossigeno e produce solo anidride carbonica e acqua, il processo è la combustione completa.
La combustione incompleta si verifica quando l'ossigeno è insufficiente affinché il combustibile si converta completamente in anidride carbonica e acqua. Può anche verificarsi un'ossidazione incompleta di un carburante. Risulta anche quando la pirolisi si verifica prima della combustione, come nel caso della maggior parte dei carburanti. Nella pirolisi, la materia organica subisce una decomposizione termica ad alte temperature senza reagire con l'ossigeno. Una combustione incompleta può produrre molti altri prodotti, inclusi carbone, monossido di carbonio e acetaldeide.