Verbranding is elke chemische reactie waarbij a brandstof (oxideerbaar materiaal) reageert met a oxidatiemiddel — een gasvormig materiaal dat zuurstofgas bevat (O2), zoals lucht. Deze reactie is altijd exotherm, dat wil zeggen, er komt energie vrij in de vorm van warmte. In het algemeen komen er andere producten vrij, vooral wanneer de brandstof een organische verbinding is, zoals kooldioxide en water, zoals hieronder zal worden toegelicht.
Brandstoffen kunnen vast (papier, hout, kolen enz.), vloeibaar (alcohol, benzine, olie) zijn diesel enz.) of gasvormig (waterstofgas, butaangas, enz.). Verbrandingsreacties zijn redox, aangezien brandstoffen oxidatie ondergaan (ze verliezen elektronen en hun NOx neemt toe) en het oxidatiemiddel, dat zuurstof is, wordt gereduceerd (het krijgt elektronen en zijn Nox neemt af) voor de vorming van producten.
Deze reacties komen veel voor en zijn belangrijk in ons dagelijks leven. Zie enkele voorbeelden:
Brandende brandstoffen zoals benzine en ethanol om voertuigen aan te drijven;
Brandstofverbranding in industrieën;
Verbranden van kookgas voor het koken van voedsel;
Een vuur branden;
De cellen van ons lichaam voeren verbranding uit om voedsel te verteren en energie te produceren die door het lichaam zal worden verbruikt.
Het vreugdevuur is een voorbeeld van een verbrandingsreactie
Merk op dat verbrandingsreacties voornamelijk worden uitgevoerd om thermische energie te verkrijgen voor mechanische, elektrische, verwarming, enzovoort.
Bovendien, om verbrandingsreacties te laten plaatsvinden, moet a ontsteking, dat wil zeggen, zoiets als een vonk om de activeringsenergie, wat de minimale energie is die nodig is om het proces te starten.
Eenmaal begonnen, een Kettingreactie, omdat de energie die vrijkomt bij de reactie zelf de verbranding mogelijk maakt. Het stopt pas als de brandstof of het oxidatiemiddel op is.
Er zijn twee basistypen verbrandingsreacties van organische verbindingen, namelijk: volledige en onvolledige verbranding. Kijk waar elk over gaat:
* Volledige verbranding: Het treedt op wanneer er voldoende zuurstof is om alle brandstof te verbruiken en kooldioxide en water als producten te produceren. Bovendien bereikt de Nox van koolstof bij volledige verbrandingsreacties zijn maximale waarde, die +4 is.
Voorbeelden:
Volledige verbranding van methaan: CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + warmte
Volledige verbranding van butaan: 2 C4H10 (g) + 13 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g) + warmte
Door de toenemende verbranding van fossiele brandstoffen, zoals kolen en aardolieproducten, neemt de hoeveelheid kooldioxide (CO2) in de atmosfeer is sterk toegenomen, wat het probleem van de opwarming van de aarde verergert door de intensivering van broeikaseffect.
Bovendien, als er zwavelresiduen in de brandstof zitten, zullen deze ook worden verbrand, waarbij zwaveloxiden vrijkomen in de atmosfeer:
zo(en) + 3/2 O2(g) → besturingssysteem3(g)
Dit oxide reageert met regenwater en genereert zwavelzuur, wat leidt tot een ander milieuprobleem: zure regen.
Bij verbranding van fossiele brandstoffen door auto's komen vervuilende gassen vrij in de atmosfeer
* Onvolledige verbranding: Het treedt op wanneer er niet genoeg zuurstof is om alle brandstof te verbruiken en produceert koolmonoxide en water of roet (dat in feite bestaat uit koolstof) en water als producten. Bovendien bereikt de Nox van koolstof bij onvolledige verbrandingsreacties lagere waarden zoals +1 en +2.
Voorbeelden:
Onvolledige verbranding van methaan: CH4(g) + 3/2 O2(g) → CO(g) + 2 H2O(g)
Onvolledige verbranding van methaan: CH4(g) + O2(g) → C(en) + 2 H2O(g)
Onvolledige verbranding van butaangas: C4H10 (g) + 9 O2(g) → 8 CO(g) + 10 H2O(g)
Onvolledige verbranding van butaangas: C4H10 (g) + 5 O2(g) → 8C(g) + 10 H2O(g)
Onvolledige verbrandingsreacties genereren minder energie en vormen ook afval dat zeer giftig is voor het milieu.
De studie van verbrandingsreacties is dus uiterst belangrijk, niet alleen om de technieken die in de moderne samenleving worden gebruikt vooruit te helpen, maar ook om de schadelijke effecten ervan te beheersen en te verminderen.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-combustao.htm
