Definicja spalania w chemii

Spalanie to Reakcja chemiczna zachodzi między paliwem a utleniaczem, który wytwarza energię, zwykle w postaci ciepła i światła. Spalanie jest uważane za egzergoniczny lub egzotermiczny Reakcja chemiczna. Jest również znany jako palenie. Spalanie jest uważane za jedną z pierwszych reakcji chemicznych celowo kontrolowanych przez ludzi.

Powód spalania uwalnia ciepło, ponieważ podwójne wiązanie między atomami tlenu w O₂ jest słabszy niż pojedyncze wiązania lub inne podwójne wiązania. Tak więc, chociaż energia jest absorbowana w reakcji, jest uwalniana, gdy powstają silniejsze wiązania, tworząc dwutlenek węgla (CO₂) i woda (H₂O). Podczas gdy paliwo odgrywa rolę w energii reakcji, jest ono niewielkie w porównaniu, ponieważ wiązania chemiczne w paliwie są porównywalne z energią wiązań w produktach.

Spalanie zachodzi, gdy paliwo i utleniacz reagują, tworząc utlenione produkty. Zazwyczaj energia musi być dostarczona do zainicjowania reakcji. Po rozpoczęciu spalania uwolnione ciepło może sprawić, że spalanie będzie samowystarczalne.

Weźmy na przykład pożar drewna. Drewno w obecności tlenu w powietrzu nie ulega samozapaleniu. Energia musi być dostarczana, jak z zapalonego zapałki lub wystawienia na działanie ciepła. Gdy dostępna jest energia aktywacji reakcji, celuloza (węglowodan) w drewnie reaguje z tlenem w powietrzu, wytwarzając ciepło, światło, dym, popiół, dwutlenek węgla, wodę i inne gazy. Ciepło z ognia pozwala na reakcję, aż ogień stanie się zbyt chłodny lub paliwo lub tlen zostaną wyczerpane.

Prosty przykład reakcja spalania jest reakcją między gazowym wodorem i gazowym tlenem z wytworzeniem pary wodnej:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Bardziej znanym rodzajem reakcji spalania jest spalanie metanu (węglowodoru) w celu wytworzenia dwutlenku węgla i wody:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

co prowadzi do jednej ogólnej formy reakcji spalania:

węglowodór + tlen → dwutlenek węgla i woda

Reakcja utleniania może być rozważana raczej w kategoriach przenoszenia elektronów niż tlenu pierwiastkowego. Chemicy rozpoznają kilka paliw zdolnych do działania jako utleniacze do spalania. Należą do nich czysty tlen, a także chlor, fluor, podtlenek azotu, kwas azotowy i trifluorek chloru. Na przykład gazowy wodór pali się, uwalniając ciepło i światło, gdy reaguje z chlorem z wytworzeniem chlorowodoru.

Spalanie zwykle nie jest katalizowaną reakcją, ale platyna lub wanad mogą działać jako katalizatory.

Mówi się, że spalanie jest „zakończone”, gdy reakcja wytwarza minimalną liczbę produktów. Na przykład, jeśli metan reaguje z tlenem i wytwarza tylko dwutlenek węgla i wodę, proces jest całkowitym spalaniem.

Niecałkowite spalanie występuje, gdy nie ma wystarczającej ilości tlenu, aby paliwo całkowicie przekształciło się w dwutlenek węgla i wodę. Może również wystąpić niepełne utlenienie paliwa. Wynika to również z pirolizy przed spaleniem, jak ma to miejsce w przypadku większości paliw. Podczas pirolizy materia organiczna ulega rozkładowi termicznemu w wysokich temperaturach bez reakcji z tlenem. Niecałkowite spalanie może dać wiele dodatkowych produktów, w tym węgiel, tlenek węgla i aldehyd octowy.