ما هو الاحتراق؟

الاحتراق هو أي تفاعل كيميائي يتم فيه أ وقود (مادة مؤكسدة) تتفاعل مع أ مؤكسد - مادة غازية تحتوي على غاز الأكسجين (O₂) ، مثل الهواء. يكون هذا التفاعل طاردًا للحرارة دائمًا ، أي أنه يطلق طاقة على شكل حرارة. بشكل عام ، يتم إطلاق منتجات أخرى ، خاصة عندما يكون الوقود مركبًا عضويًا ، مثل ثاني أكسيد الكربون والماء ، كما سيتم شرحه بمزيد من التفصيل أدناه.

يمكن أن يكون الوقود صلبًا (ورق ، خشب ، فحم ، إلخ) ، سائل (كحول ، بنزين ، زيت ديزل إلخ.) أو غازي (غاز الهيدروجين ، غاز البوتان ، إلخ). تفاعلات الاحتراق هي الأكسدة والاختزال ، حيث يخضع الوقود للأكسدة (يفقد الإلكترونات وأكاسيد النيتروجين الزيادات) والمؤكسد ، وهو الأكسجين ، ينخفض ​​(يكتسب الإلكترونات ويقل أكاسيد النيتروجين) لتكوين منتجات.

ردود الفعل هذه شائعة جدًا ومهمة في حياتنا اليومية. انظر بعض الأمثلة:

• حرق الوقود مثل البنزين والإيثانول لتشغيل المركبات ؛

• حرق الوقود في الصناعات ؛

• حرق غاز الطهي لطهي الطعام ؛

• حرق النار

• تقوم خلايا الجسم بالاحتراق لهضم الطعام وإنتاج الطاقة التي سيستهلكها الجسم.

النار هي مثال على تفاعل الاحتراق

لاحظ أن تفاعلات الاحتراق تتم بشكل أساسي للحصول على الطاقة الحرارية للميكانيكية والكهربائية والتدفئة وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى ذلك ، لحدوث تفاعلات الاحتراق ، أ اشتعال، أي شيء مثل شرارة لتوفير طاقة التفعيل، وهو الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لبدء العملية.

بمجرد أن تبدأ ، أ تفاعل تسلسلي، حيث أن الطاقة المنبعثة في التفاعل نفسه تسمح للاحتراق بالاستمرار. يتوقف فقط عند نفاد الوقود أو المؤكسد.

هناك نوعان أساسيان من تفاعلات الاحتراق للمركبات العضوية ، وهما الاحتراق الكامل وغير الكامل. تعرف على ما يدور حوله كل واحد:

* الاحتراق الكامل: يحدث عندما يكون هناك ما يكفي من الأكسجين لاستهلاك كل الوقود وإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء كمنتجات. علاوة على ذلك ، في تفاعلات الاحتراق الكامل ، يصل أكسيد النيتروجين إلى قيمته القصوى ، وهي +4.

لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)

أمثلة:

الاحتراق الكامل للميثان: CH_{4 (ز)} + 2 س_{2 (ز)} → كو_{2 (ز)} + 2 ح₂ا_(ز) + حرارة

احتراق كامل للبيوتان: 2 درجة مئوية₄ح_{10 (ز)} + 13 س_{2 (ز)} → 8 كو_{2 (ز)} + 10 ساعات₂ا_(ز) + حرارة

بسبب الاحتراق المتزايد للوقود الأحفوري ، مثل الفحم والمنتجات البترولية ، فإن كمية ثاني أكسيد الكربون (CO₂) في الغلاف الجوي بشكل كبير ، مما أدى إلى تفاقم مشكلة الاحتباس الحراري بسبب تكثيف الاحتباس الحراري.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت هناك بقايا كبريت في الوقود ، فسوف يتم حرقها أيضًا ، مما يؤدي إلى إطلاق أكاسيد الكبريت في الغلاف الجوي:

س_(س) + 3/2 س_{2 (ز)} → نظام التشغيل_{3 (ز)}

يتفاعل هذا الأكسيد مع مياه الأمطار وينتج حامض الكبريتيك مما يؤدي إلى مشكلة بيئية أخرى: أمطار حمضية.

يؤدي احتراق الوقود الأحفوري بواسطة السيارات إلى إطلاق غازات ملوثة في الغلاف الجوي

* احتراق غير كامل: يحدث عندما لا يكون هناك ما يكفي من الأكسجين لاستهلاك كل الوقود وينتج أول أكسيد الكربون والماء أو السخام (الذي يتكون أساسًا من الكربون) والماء كمنتجات. علاوة على ذلك ، في تفاعلات الاحتراق غير المكتملة ، يصل أكسيد النيتروجين إلى قيم أقل مثل +1 و +2.

أمثلة:

الاحتراق غير الكامل للميثان: CH_{4 (ز)} + 3/2 س_{2 (ز)} → كو_(ز) + 2 ح₂ا_(ز)
الاحتراق غير الكامل للميثان: CH_{4 (ز)} + س_{2 (ز)} → ج_(س) + 2 ح₂ا_(ز)

الاحتراق غير الكامل لغاز البوتان: ج₄ح_{10 (ز)} + 9 س_{2 (ز)} → 8 كو_(ز) + 10 ساعات₂ا_(ز)
الاحتراق غير الكامل لغاز البوتان: ج₄ح_{10 (ز)} + 5 س_{2 (ز)} → 8 ج_(ز) + 10 ساعات₂ا_(ز)

تولد تفاعلات الاحتراق غير المكتملة طاقة أقل وتشكل أيضًا نفايات شديدة السمية على البيئة.

وبالتالي ، فإن دراسة تفاعلات الاحتراق مهمة للغاية ليس فقط لتطوير التقنيات المستخدمة في المجتمع الحديث ، ولكن أيضًا للتحكم في آثارها الضارة وتقليلها.

بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء

هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:

فوغا ، جينيفر روشا فارغاس. "ما هو الاحتراق؟" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-combustao.htm. تم الوصول إليه في 28 يونيو 2021.