Definicija zgorevanja v kemiji

Gorenje je kemična reakcija med gorivom in oksidacijskim sredstvom

WIN-Initiative / Getty Images

Zgorevanje je a kemijska reakcija ki nastane med gorivom in oksidacijskim sredstvom, ki proizvaja energijo, običajno v obliki toplote in svetlobe. Zgorevanje se šteje za eksergonično oz eksotermna kemijska reakcija. Znano je tudi kot gorenje. Gorenje velja za eno prvih kemičnih reakcij, ki jih človek namerno nadzoruje.

Razlog za sproščanje toplote pri izgorevanju je dvojna vez med atomi kisika v O_dvaje šibkejša od enojnih vezi ali drugih dvojnih vezi. Torej, čeprav se energija pri reakciji absorbira, se sprosti, ko se tvorijo močnejše vezi, da nastane ogljikov dioksid (CO_dva) in vodo (H_dvaO). Čeprav ima gorivo vlogo pri energiji reakcije, je v primerjavi z njo majhna, ker so kemične vezi v gorivu primerljive z energijo vezi v produktih.

Mehanika

Do zgorevanja pride, ko gorivo in oksidant reagirata in tvorita oksidirane produkte. Običajno je za sprožitev reakcije potrebna energija. Ko se zgorevanje začne, lahko sproščena toplota naredi zgorevanje samozadostno.

Na primer, pomislite na lesni ogenj. Les ob prisotnosti kisika v zraku ne pride do samovžiga. Energija mora biti dobavljena, kot iz prižgane vžigalice ali izpostavljenosti vročini. Ko je na voljo aktivacijska energija za reakcijo, celuloza (ogljikov hidrat) v lesu reagira s kisikom v zraku, da proizvede toploto, svetlobo, dim, pepel, ogljikov dioksid, vodo in druge pline. Toplota iz ognja omogoča, da reakcija poteka, dokler se ogenj ne ohladi ali dokler ne zmanjka goriva ali kisika.

Primeri reakcij

Preprost primer a reakcija zgorevanja je reakcija med plinastim vodikom in plinastim kisikom, da nastane vodna para:

2H_dva(g) + O_dva(g) → 2H_dvaO(g)

Bolj znana vrsta reakcije zgorevanja je zgorevanje metana (ogljikovodika), da nastaneta ogljikov dioksid in voda:

CH₄+2O_dva→ CO_dva+ 2H_dvaO

kar vodi do ene splošne oblike reakcije zgorevanja:

ogljikovodik + kisik → ogljikov dioksid in voda

Oksidanti

Oksidacijsko reakcijo si lahko predstavljamo v smislu prenosa elektronov in ne elementa kisika. Kemiki poznajo več goriv, ​​ki lahko delujejo kot oksidanti za zgorevanje. Ti vključujejo čisti kisik in tudi klor, fluor, dušikov oksid, dušikovo kislino in klorov trifluorid. Vodikov plin na primer gori, pri čemer se sprošča toplota in svetloba, ko reagira s klorom, da nastane vodikov klorid.

kataliza

Zgorevanje običajno ni katalizirana reakcija, vendar lahko platina ali vanadij delujeta kot katalizatorja.

Popolno proti nepopolnemu zgorevanju

Zgorevanje je 'popolno', ko reakcija proizvede minimalno število produktov. Na primer, če metan reagira s kisikom in proizvaja le ogljikov dioksid in vodo, je proces popolno zgorevanje.

Do nepopolnega zgorevanja pride, ko ni dovolj kisika, da bi se gorivo popolnoma pretvorilo v ogljikov dioksid in vodo. Lahko pride tudi do nepopolne oksidacije goriva. Prav tako pride do pirolize pred zgorevanjem, kot je to pri večini goriv. Pri pirolizi se organska snov termično razgradi pri visokih temperaturah, ne da bi reagirala s kisikom. Pri nepopolnem zgorevanju lahko nastanejo številni dodatni produkti, vključno z ogljencem, ogljikovim monoksidom in acetaldehidom.