Vă explicăm ce este arderea, cum are loc și care sunt etapele reacției. De asemenea, clasificare și exemple.
Arderea este o reacție chimică care eliberează lumină și energie termică.Ce este arderea?
Arderea este un tip de reacție chimică exotermă. Poate implica materie în stare gazoasă sau într-o stare eterogenă (gaz lichid sau gaz solid). Genera ușoară Y căldură în cele mai multe cazuri, și apare considerabil repede.
În mod tradițional, arderea este înțeleasă ca un proces de oxidare viteza anumitor elemente de combustibil, adică formate în principal din hidrogen, carbon și uneori sulf. Mai mult, are loc neapărat în prezența oxigenului.
De fapt, arderile sunt reacții redox (reducere-oxidare) care se poate produce atât în mod controlat, cum ar fi în motoarele cu ardere internă, cât și necontrolat, precum în explozii. Aceste reacții implică schimb de electroni între atomi de materie în timpul reacţiei.
De cele mai multe ori, arderile generează energie termală Y ușoară și produc, de asemenea, alte substanțe gazoase și solide, cum ar fi dioxidul de carbon (CO2) și abur de apă, sau reziduurile solide ale combustibilului (substanța consumată în reacție) și ale oxidant (substanța care favorizează reacția). Substanțele generate depind de natura chimică a reactivilor implicați în ardere.
În acest fel, deși în imaginea tradițională a arderii există întotdeauna focul implicat, este posibil ca focul să nu fie generat, întrucât nu este altceva decât o formă de plasmă (gaz ionizat) produs al degajării de căldură din reactie chimica de ardere, care se formează depinde de condițiile și reactanții fiecărei reacții specifice.
Cum are loc arderea?
Arderea duce întotdeauna la CO2, vapori de apă, energie și un alt compus.Arderea este un tip de reacție redox, adică o reacție de reducere-oxidare. Aceasta înseamnă că în ele un reactant este oxidat (pierde electroni), în timp ce celălalt este redus (câștigă electroni).
În cazul arderii, agentul oxidant (oxigenul) obține electroni din agentul reducător (combustibil), sau ceea ce este același, oxidantul (oxigenul), obține electroni din combustibil. Acesta este, în general, dat după următoarea formulă:
Compușii de ardere pot varia în fiecare reacție de ardere, în funcție de natura lor, la fel cum nivelurile de combustibil pot varia. Energie generate. Dar dioxidul de carbon și apa sunt produse într-un fel în toate arderile.
Tipuri de ardere
Există trei tipuri de ardere:
- Arderi complete sau perfecte. Sunt acele reactii in care materialul combustibil este total oxidat (consumat) si se produc alti compusi oxigenati, precum dioxidul de carbon (CO2) sau dioxidul de sulf (SO2), dupa caz, si apa (H2O).
- Combustii stoichiometrice sau neutre. Acesta este numele dat arderilor complete ideale, care folosesc doar cantitățile potrivite de oxigen pentru reacția lor și care au loc, în general, numai în mediu inconjurator controlat dintr-un laborator.
- Combustii incomplete. Sunt acele reacții în care în gazele de ardere apar compuși care nu sunt complet oxidați (numiți și nearse). Astfel de compuși pot fi monoxid de carbon (CO), hidrogen, particule de carbon și așa mai departe.
Reacția de ardere
Procesele de ardere cuprind de fapt un set de reacții chimice rapide și simultane. Fiecare dintre aceste reacții poate fi numită o etapă sau o fază. Cele trei etape fundamentale ale arderii sunt:
- Pre-reacție sau prima etapă. The hidrocarburi prezente în materialul combustibil se descompun și încep reacția cu oxigenul din aer, formând radicali (compuși instabili molecular). Aceasta începe o reacție în lanț de apariție și dispariție a compuși chimici unde, în general, se formează mai mulți compuși decât se descompun.
- Oxidare sau a doua etapă. În această etapă, cea mai mare parte a energiei termice a reacției este generată. Pe măsură ce oxigenul reacționează cu radicalii din etapa anterioară, un proces de deplasare violent de electroni. În cazul exploziilor, un număr mare de radicali duce la o reacție masivă și violentă.
- Sfârșitul reacției sau a treia etapă. Apare atunci când oxidarea radicalilor este finalizată și molecule stabil care vor fi produsele arderii.
Exemple de ardere
Câteva exemple simple de ardere în viața de zi cu zi sunt:
- Aprinderea unui chibrit/chibrit. Este cel mai emblematic caz de ardere. Când capul de fosfor (acoperit cu fosfor și sulf) este răzuit pe o suprafață aspră, acesta este încălzit de frecare și declanșează o ardere rapidă, care la rândul său produce o flacără scurtă.
- Aprinderea unui aragaz cu gaz. Bucătăriile casnice funcționează prin arderea unui gaz de hidrocarbură, în general amestec de propan (C3H8) și butan (C4H10), pe care aparatul le extrage dintr-o țeavă sau un recipient. Plasat in contact cu aerul si prevazut cu o incarcatura initiala de energie termica (cum ar fi flacara unui pilot, sau cea a unui fosfor), gazul isi incepe reactia; dar pentru a menține flacăra aprinsă, combustibilul trebuie furnizat continuu.
- Baze puternice și material organic. Cele mai multe dintre bazele puternice (hidroxizi), cum ar fi soda caustică, potasa caustică și altele pH extrem de bază, generează reacții violente de oxidare atunci când intră în contact cu material organic. Aceasta înseamnă că ne putem arși prin contactul cu aceste substanțe și chiar să aprindem incendii cu ele, deoarece aceste reacții sunt de obicei foarte exoterme.
- Motoare de combustie internă. Aceste dispozitive sunt prezente în mașini, bărci și alte vehicule cu care funcționează combustibili fosili cum ar fi motorina, benzina sau kerosenul. Sunt un exemplu de utilizare a arderii controlate. În ele se consumă hidrocarburile din combustibil și se generează mici explozii care, în cadrul sistemului de piston, se transformă în circulaţie, producând și gaze poluante, care sunt eliberate în atmosfera.