forbrænding

Kemi

2022

Vi forklarer, hvad forbrænding er, hvordan det opstår, og hvad er reaktionens stadier. Også klassificering og eksempler.

Forbrænding er en kemisk reaktion, der frigiver lys og varmeenergi.

Hvad er forbrænding?

Forbrænding er en form for eksoterm kemisk reaktion. Kan involvere stof i gasformig tilstand eller i en heterogen tilstand (flydende-gas eller fast-gas). Frembringe lys Y varme i de fleste tilfælde, og det sker betydeligt hurtigt.

Traditionelt forstås forbrænding som en proces af oxidation hastigheden af ​​visse brændselselementer, dvs. består hovedsageligt af brint, kulstof og nogle gange svovl. Ydermere foregår det nødvendigvis i nærvær af ilt.

Faktisk er forbrændingerne redoxreaktioner (reduktion-oxidation), der kan forekomme både på en kontrolleret måde, såsom i forbrændingsmotorer, eller ukontrolleret, såsom ved eksplosioner. Disse reaktioner involverer udveksling af elektroner imellem atomer af stof under reaktionen.

Det meste af tiden genererer forbrændingerne termisk energi Y lys og de producerer også andre gasformige og faste stoffer, såsom kuldioxid (CO2) og vanddamp, eller de faste rester af brændstoffet (det stof, der forbruges i reaktionen) og af oxidationsmiddel (det stof, der fremmer reaktionen). De dannede stoffer afhænger af den kemiske natur af de reagenser, der er involveret i forbrændingen.

På denne måde, selvom der i det traditionelle billede af forbrænding altid er ild involveret, er det muligt, at der ikke opstår ild, da det ikke er andet end en form for plasma (ioniseret gas) produkt af frigivelse af varme fra kemisk reaktion af forbrændingen, som skal dannes, afhænger af betingelserne og reaktanterne for hver specifik reaktion.

Hvordan foregår forbrændingen?

Forbrænding resulterer altid i CO2, vanddamp, energi og en anden forbindelse.

Forbrænding er en type redoxreaktion, det vil sige en reduktion-oxidationsreaktion. Det betyder, at den ene reaktant i dem oxideres (taber elektroner), mens den anden reduceres (vinder elektroner).

Ved forbrænding henter oxidationsmidlet (ilt) elektroner fra reduktionsmidlet (brændstof), eller hvad der er det samme, oxidationsmidlet (ilt), henter elektroner fra brændstoffet. Dette er generelt givet i henhold til følgende formel:

Forbrændingsforbindelser kan variere i hver forbrændingsreaktion, afhængigt af deres natur, ligesom niveauerne af brændstof kan variere. Energi genereret. Men kuldioxid og vand produceres på en eller anden måde i alle forbrændinger.

Typer af forbrænding

Der er tre typer forbrænding:

  • Fuldstændige eller perfekte forbrændinger. Det er de reaktioner, hvor det brændbare materiale er totalt oxideret (forbrugt), og andre iltede forbindelser produceres, såsom kuldioxid (CO2) eller svovldioxid (SO2), alt efter tilfældet, og vand (H2O).
  • Støkiometriske eller neutrale forbrændinger. Dette er navnet på de ideelle fuldstændige forbrændinger, som bruger de helt rigtige mængder ilt til deres reaktion, og som generelt kun forekommer i miljø kontrolleret fra et laboratorium.
  • Ufuldstændige forbrændinger. Det er de reaktioner, hvor forbindelser, der ikke er fuldstændigt oxiderede (også kaldet uforbrændte), forekommer i forbrændingsgasserne. Sådanne forbindelser kan være kulilte (CO), brint, kulstofpartikler og så videre.

Forbrændingsreaktion

Forbrændingsprocesser omfatter faktisk et sæt hurtige og samtidige kemiske reaktioner. Hver af disse reaktioner kan kaldes en fase eller fase. De tre grundlæggende stadier af forbrænding er:

  • Forreaktion eller første fase. Det kulbrinter til stede i det brændbare materiale nedbrydes og begynder deres reaktion med ilten i luft, der danner radikaler (molekylært ustabile forbindelser). Dette starter en kædereaktion af udseende og forsvinden af kemiske forbindelser hvor der generelt dannes flere forbindelser end nedbrydes.
  • Oxidation eller anden fase. På dette stadium genereres det meste af reaktionens varmeenergi. Da ilt reagerer med radikalerne fra det foregående trin, vil en proces med forskydning voldelig af elektroner. I tilfælde af eksplosioner fører et højt antal radikaler til en massiv og voldsom reaktion.
  • Slut på reaktion eller tredje trin. Det opstår, når oxidationen af ​​radikaler er afsluttet og molekyler stabil, der vil være produkterne af forbrænding.

Eksempler på forbrænding

Forbrænding sker i motorer, der frigiver energi til bevægelse.

Nogle simple eksempler på forbrænding i hverdagen er:

  • Optænding af en tændstik / tændstik. Det er det mest emblematiske tilfælde af forbrænding. Når fosforhovedet (dækket med fosfor og svovl) skrabes mod en ru overflade, opvarmes det af friktion og udløser en hurtig forbrænding, som igen giver en kort flamme.
  • Optænding af et gaskomfur. Huslige køkkener fungerer generelt ved at forbrænde en kulbrintegas blanding af propan (C3H8) og butan (C4H10), som apparatet trækker fra et rør eller en beholder. Anbragt i kontakt med luft og forsynet med en indledende ladning af varmeenergi (såsom en pilotflamme eller en phosphor-flamme), begynder gassen sin reaktion; men for at holde flammen brændende skal der løbende tilføres brændstof.
  • Stærke fundamenter og organisk materiale. Det meste af baser stærke (hydroxider) såsom kaustisk soda, kaustisk potaske og andet pH ekstremt basale, genererer de voldsomme oxidationsreaktioner, når de kommer i kontakt med organisk materiale. Det betyder, at vi kan blive forbrændt ved kontakt med disse stoffer og endda starte ild med dem, da disse reaktioner normalt er meget eksoterme.
  • Forbrændingsmotorer. Disse enheder er til stede i biler, både og andre køretøjer, der opererer med fossile brændstoffer såsom diesel, benzin eller petroleum. De er et eksempel på brugen af ​​kontrolleret forbrænding. I dem forbruges kulbrinterne i brændstoffet, og der opstår små eksplosioner, som i stempelsystemet omdannes til bevægelse, der også producerer forurenende gasser, som frigives til atmosfære.
!-- GDPR -->