förbränning

Kemi

2022

Vi förklarar vad förbränning är, hur det uppstår och vilka stadier av reaktionen är. Även klassificering och exempel.

Förbränning är en kemisk reaktion som frigör ljus och värmeenergi.

Vad är förbränning?

Förbränning är en typ av exoterm kemisk reaktion. Kan involvera materia i gasformigt tillstånd eller i ett heterogent tillstånd (flytande gas eller fast gas). Generera ljus Y värme i de flesta fall, och det sker mycket snabbt.

Traditionellt förstås förbränning som en process av oxidation hastigheten hos vissa bränsleelement, det vill säga består huvudsakligen av väte, kol och ibland svavel. Dessutom sker det nödvändigtvis i närvaro av syre.

Egentligen är förbränningarna redoxreaktioner (reduktion-oxidation) som kan ske både på ett kontrollerat sätt, såsom i förbränningsmotorer, eller okontrollerat, såsom vid explosioner. Dessa reaktioner innebär utbyte av elektroner mellan atomer av materia under reaktionen.

För det mesta genererar förbränningarna värmeenergi Y ljus och de producerar även andra gasformiga och fasta ämnen, såsom koldioxid (CO2) och vattenånga, eller de fasta resterna av bränslet (ämnet som förbrukas i reaktionen) och av oxidationsmedel (det ämne som främjar reaktionen). De ämnen som genereras beror på den kemiska naturen hos de reagens som är involverade i förbränningen.

På detta sätt, även om det i den traditionella bilden av förbränning alltid är brand inblandad, är det möjligt att eld inte genereras, eftersom det inte är något annat än en form av plasma (joniserad gas) produkt av frigöring av värme från kemisk reaktion förbränning, vilken som ska bildas beror på förhållandena och reaktanterna för varje specifik reaktion.

Hur går förbränningen till?

Förbränning resulterar alltid i CO2, vattenånga, energi och en annan förening.

Förbränning är en typ av redoxreaktion, det vill säga en reduktion-oxidationsreaktion. Det betyder att i dem oxideras en reaktant (förlorar elektroner), medan den andra reduceras (får elektroner).

Vid förbränning får oxidationsmedlet (syre) elektroner från reduktionsmedlet (bränslet), eller vad som är detsamma, oxidationsmedlet (syre), hämtar elektroner från bränslet. Detta ges i allmänhet enligt följande formel:

Förbränningsföreningar kan variera i varje förbränningsreaktion, beroende på deras natur, precis som bränslenivåerna kan variera. Energi genererad. Men koldioxid och vatten produceras på något sätt i alla förbränningar.

Typer av förbränning

Det finns tre typer av förbränning:

  • Kompletta eller perfekta förbränningar. Det är de reaktioner där det brännbara materialet totalt oxideras (förbrukas) och andra syresatta föreningar produceras, såsom koldioxid (CO2) eller svaveldioxid (SO2), beroende på vad som kan vara fallet, och vatten (H2O).
  • Stökiometriska eller neutrala förbränning. Detta är namnet på de idealiska fullständiga förbränningarna, som använder precis rätt mängder syre för sin reaktion och som vanligtvis endast förekommer i miljö kontrolleras från ett laboratorium.
  • Ofullständiga förbränningar. De är de reaktioner där föreningar som inte är helt oxiderade (även kallade oförbrända) uppträder i förbränningsgaserna. Sådana föreningar kan vara kolmonoxid (CO), väte, kolpartiklar och så vidare.

Förbränningsreaktion

Förbränningsprocesser innefattar faktiskt en uppsättning snabba och samtidiga kemiska reaktioner. Var och en av dessa reaktioner kan kallas ett stadium eller fas. De tre grundläggande stadierna av förbränning är:

  • Förreaktion eller första steg. De kolväten närvarande i det brännbara materialet sönderdelas och börjar sin reaktion med syret i luft, bildar radikaler (molekylärt instabila föreningar). Detta startar en kedjereaktion av utseende och försvinnande av kemiska föreningar där det i allmänhet bildas fler föreningar än sönderdelas.
  • Oxidation eller andra steg. I detta skede genereras det mesta av reaktionens värmeenergi. Som syre reagerar med radikalerna från föregående steg, en process av förflyttning våldsam av elektroner. Vid explosioner leder ett stort antal radikaler till en massiv och våldsam reaktion.
  • Slut på reaktion eller tredje steg. Det inträffar när oxidationen av radikaler är klar och den molekyler stabil som kommer att vara produkterna av förbränning.

Exempel på förbränning

Förbränning sker i motorer som frigör energi för rörelse.

Några enkla exempel på förbränning i vardagen är:

  • Tändningen av en tändsticka/tändsticka. Det är det mest emblematiska fallet av förbränning. När fosforhuvudet (täckt med fosfor och svavel) skrapas mot en grov yta värms det upp av friktion och utlöser en snabb förbränning, vilket i sin tur ger en kort låga.
  • Tändning av en gasspis. Hushållskök fungerar i allmänhet genom att bränna en kolvätegas blandning av propan (C3H8) och butan (C4H10), som apparaten drar från ett rör eller en behållare. Placerad i kontakt med luft och försedd med en initial laddning av värmeenergi (som en pilotlåga, eller den av en fosfor), börjar gasen sin reaktion; men för att hålla lågan brinnande måste bränsle tillföras kontinuerligt.
  • Starka grunder och organiskt material. De flesta av baser starka (hydroxider) som kaustiksoda, kaustikkali och annat pH extremt grundläggande genererar de våldsamma oxidationsreaktioner när de kommer i kontakt med organiskt material. Det betyder att vi kan bränna oss vid kontakt med dessa ämnen och till och med starta bränder med dem, eftersom dessa reaktioner vanligtvis är mycket exoterma.
  • Förbränningsmotorer. Dessa enheter finns i bilar, båtar och andra fordon som fungerar med fossila bränslen som diesel, bensin eller fotogen. De är ett exempel på användningen av kontrollerad förbränning. I dem förbrukas kolvätena i bränslet och små explosioner genereras som inom kolvsystemet omvandlas till rörelse, som också producerar förorenande gaser, som släpps ut i atmosfär.
!-- GDPR -->