Definicija izgaranja u kemiji

Izgaranje je a kemijska reakcija nastaje između goriva i oksidansa koji proizvodi energiju, obično u obliku topline i svjetlosti. Izgaranje se smatra an exergonic ili egzotermičan kemijska reakcija. Poznato je i kao gorenje. Izgaranje se smatra jednom od prvih kemijskih reakcija koje čovjek namjerno kontrolira.

Razlog izgaranja oslobađa toplinu zato što je dvostruka veza između atoma kisika u O₂ slabija je od jednostrukih ili drugih dvostrukih veza. Iako se energija apsorbira u reakciji, ona se oslobađa kada se formiraju jače veze kako bi se stvorio ugljični dioksid (CO₂) i vode (H₂O). Dok gorivo igra ulogu u energiji reakcije, to je malo u usporedbi jer su kemijske veze u gorivu uporedive s energijom veza u proizvodima.

Izgaranje nastaje kada gorivo i oksidant reagiraju, formirajući oksidirane proizvode. Obično se mora opskrbiti energijom za pokretanje reakcije. Jednom kada izgaranje započne, oslobođena toplina može sagorijevanje učiniti samoodrživim.

Na primjer, razmislite o požaru na drva. Drvo u prisutnosti kisika u zraku ne podliježe spontanom izgaranju. Energija se mora opskrbljivati, poput upaljene šibice ili izlaganja toplini. Kad je energija aktivacije za reakciju dostupna, celuloza (ugljikohidrat) u drvu reagira s kisikom u zraku da proizvede toplinu, svjetlost, dim, pepeo, ugljični dioksid, vodu i drugo plinovi. Toplina iz vatre omogućava reakciju da traje dok vatra ne postane previše hladna ili se ne potroši gorivo ili kisik.

Jednostavan primjer reakcija izgaranja je reakcija između plina vodika i plina kisika da bi se stvorila vodena para:

2H₂(g) + 0₂(g) → 2H₂O (g)

Poznatija vrsta reakcije izgaranja je izgaranje metana (ugljikovodika) za dobivanje ugljičnog dioksida i vode:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

što dovodi do jednog općeg oblika reakcije izgaranja:

ugljikovodik + kisik → ugljični dioksid i voda

Reakciju oksidacije možemo razmišljati više o prijenosu elektrona, a ne o elementu kisik. Kemičari prepoznaju nekoliko goriva sposobnih da djeluju kao oksidansi za izgaranje. Oni uključuju čisti kisik, a također i klor, fluor, dušikov oksid, dušičnu kiselinu i trifluorid klora. Na primjer, plin vodika gori, oslobađajući toplinu i svjetlost, kada reagira s klorom, da bi se dobio klorid.

Izgaranje obično nije katalizirana reakcija, ali platina ili vanadij mogu djelovati kao katalizatori.

Za izgaranje se kaže da je "potpun" kada reakcija proizvede minimalan broj produkata. Na primjer, ako metan reagira s kisikom i stvara samo ugljični dioksid i vodu, postupak je potpunog izgaranja.

Nepotpuno sagorijevanje događa se kada nema dovoljno kisika da se gorivo u potpunosti pretvori u ugljični dioksid i vodu. Može se dogoditi i nepotpuna oksidacija goriva. Dolazi i kada se piroliza pojavi prije izgaranja, kao što je slučaj s većinom goriva. Pri pirolizi, organska tvar se podvrgava termičkoj razgradnji pri visokim temperaturama bez reakcije s kisikom. Nepotpuno sagorijevanje može dati mnoge dodatne proizvode, uključujući ugljen, ugljični monoksid i acetaldehid.