O que é a combustão na química?

A combustão em química é um tipo de exotérmica reação química. Isso acontece quando o oxigênio combina com um elemento ou um composto, formando um óxido.

Se o composto for orgânico, como o metano, os produtos finais de uma combustão completa serão dióxido de carbono e água.

Combustão, ou queima, libera energia como calor e luz, como com um fogo. É uma reação química muito importante em que confiamos para cozinhar nossa comida, aquecer nossas casas, indústrias de energia, viajar pelo mundo e iluminar o escuro.

De fato, a domesticação do fogo é o que abriu o caminho para o desenvolvimento da civilização humana.

Takeaways -chave

• A combustão é uma reação química rápida e exotérmica envolvendo oxigênio e um combustível

• Pode ser o que é chamado de ‘completo’ ou ‘ncomplete’, dependendo da disponibilidade de oxigênio

• Você recebe CO2 e água da combustão ‘completa’, e fuligem e monóxido de carbono a partir de combustão incompleta

• Exemplos diários incluem motores, fogões, sistemas de aquecimento e usinas de energia

• A combustão é essencial na indústria, transporte e energia doméstica

Qual é a equação para combustão?

A equação química geral para combustão depende do tipo de combustível. Se o combustível for uma substância inorgânica como o magnésio, pode simplesmente formar um óxido. No entanto, se o combustível for orgânico, os produtos são água e dióxido de carbono, como mostrado na equação química geral abaixo:

A + o₂ → h₂O + CO₂ + calor e energia leve

Que tipo de reação é a combustão?

A combustão é uma reação termoquímica, o que significa que o calor é sempre gerado. Também pode ser classificado como um reação de oxidação Porque produz um óxido. Requer três ingredientes para ocorrer: oxigênio, combustível e um gatilho.

• Oxigênio: Embora algumas reações químicas, como ferrugem, também envolvam oxigênio, a combustão é diferente porque é relativamente rápida e altamente energética.
• O combustível: Isso pode ser qualquer coisa que possa ser consumida pelo oxigênio de maneira relativamente rápida, como magnésio, madeira ou outros combustíveis fósseis.
• Um gatilho: Isso pode ser uma faísca, uma chama ou simplesmente o acúmulo de calor de um líquido altamente volátil. Também pode ser exposição a altos níveis de oxigênio.

Quais são os diferentes tipos de combustão?

Combustão é um dos Cinco tipos principais de reações químicas e pode ser dividido em várias subcategorias.

O oxigênio está sempre presente nas reações de combustão, normalmente na forma diatômica. É necessária uma alta temperatura ou faísca para desencadear essa reação.

O oxigênio pode combinar com um elemento ou um composto, que pode ser inorgânico ou orgânico.

A combustão sempre produz calor e luz como subprodutos, além de vários produtos químicos. Pode ser classificado em várias subcategorias Com base na velocidade e energia da reação:

• Combustão completa: É aqui que há suprimento suficiente de oxigênio e o composto reagente é completamente consumido. Se o reagente for um composto ou mistura de hidrocarbonetos, os produtos finais são dióxido de carbono e água na forma de vapor. Um exemplo dessa reação está nos motores do carro. No entanto, raramente ocorre naturalmente, portanto, os carros são equipados com conversores catalíticos para ajudar na combustão completa do combustível.
• Combustão incompleta: Isso ocorre quando o suprimento de oxigênio é muito baixo para consumir completamente o reagente. Também ocorre quando o reagente tem impurezas que não são completamente inflamáveis. Se o reagente for um hidrocarboneto ou qualquer composto orgânico, os subprodutos incluem fuligem e monóxido de carbono.
• Combustão rápida: Como o nome sugere, a combustão rápida tem uma taxa de reação rápida. Esse tipo de reação libera quantidades relativamente grandes de calor e energia leve, que produzem fogo ou uma explosão. Os motores dos carros e outras máquinas de combustão interna são projetados com base na rápida combustão de combustíveis fósseis.
• Combustão fumegante: Esta é uma reação muito lenta. Ao contrário da combustão rápida, ela não produz uma chama e tem uma temperatura relativamente baixa. Normalmente, a superfície do combustível, como a madeira, é consumida lentamente pelo oxigênio. É um tipo de combustão que produz o brilho constante de brasas que você vê em um fogo moribundo.
• Combustão espontânea: Muitas substâncias altamente voláteis, como os hidrocarbonetos, podem se ligar sem uma faísca ou chama como um gatilho. Compostos voláteis têm alta pressão de vapor, mas baixa temperatura de ignição. Se eles estão dentro de um recipiente, o calor e a pressão podem aumentar, o que pode levar à combustão espontânea. Algumas brasas também seriam espontaneamente quando expostas a altos níveis de oxigênio.
• Combustão turbulenta: Isso geralmente é uma aplicação prática de combustão em motores e turbinas a gás. A turbulência visa aumentar as reações eficientes entre o combustível e o oxigênio.
• Combustão de microgravidade: Esse tipo de combustão se comporta de maneira muito diferente em comparação com a combustão regular na Terra. As experiências são feitas nas estações espaciais para ver o comportamento das chamas. Sob gravidade muito baixa em órbita devido à ‘queda’ contínua da estação espacial, ou qualquer espaçonave em órbita, uma chama assume a forma de uma esfera.

O que é combustão completa?

A combustão completa é uma reação em que o reagente de combustível é completamente consumido pelo oxigênio. Geralmente ocorre em altas temperaturas.

Por exemplo, a preparação industrial de trióxido de enxofre, também conhecida como nisso Sulfan, é feita em temperaturas muito altas. Trioxido de enxofre (SO3) é o óxido de enxofre mais importante, porque serve como precursor para ácido sulfúrico. É preparado oxidante o dióxido de enxofre a 400-600 ° C com o auxílio de um catalisador.

Na combustão de hidrocarbonetos, os produtos finais de uma reação completa são dióxido de carbono e água. Se houver algumas impurezas não combustíveis, como metais, elas se tornarão cinzas ou óxidos. Veja a ilustração abaixo para obter um exemplo:

O que é combustão incompleta?

A combustão incompleta geralmente acontece quando há oxigênio insuficiente para consumir completamente o combustível. Também pode acontecer se o combustível não for completamente misturado com oxigênio. Nas câmaras de combustão interna de alguns motores de carros modernos, o combustível é injetado com o auxílio de um sistema computadorizado para maximizar a combustão.

No entanto, mesmo com um alto grau de precisão, o combustível ainda pode se combinar apenas parcialmente com o oxigênio. Para garantir que os poluentes sejam minimizados, os conversores catalíticos são usados ​​como dispositivos pós-queima que ajudam a oxidação completa do escape de monóxido de carbono. Em alguns projetos, os gases de escape são redirecionados ao motor para combustão completa.

Qual é a diferença entre combustão completa e incompleta?

As reações de combustão são ‘completas’ ou ‘incompletas’. Isso significa que o combustível ou o reagente pode combinar whole ou parcialmente com o oxigênio.

Se combinar parcialmente, os resíduos da substância unique podem permanecer, ou algumas outras formas menos oxidadas de produtos podem ser produzidas. Dois fatores principais afetam a combustão: temperatura e quantidade de oxigênio.

Exemplos diários de combustão

A combustão não é apenas um conceito para as salas de aula de ciências, é um processo que desempenha um papel basic na vida cotidiana.

De carros e cozinhas a o aquecimento central e geração de eletricidade, as reações de combustão fornecem a energia que alimenta grande parte do mundo moderno. Veja como funciona em algumas configurações comuns:

Combustão em motores de carro

Os motores do carro são alimentados pela rápida combustão de gasolina ou diesel em um espaço confinado.

A mistura combustível-ar em cada cilindro é inflamada por uma vela de ignição, causando uma explosão controlada. Isso libera energia, que empurra o pistão e transforma o virabrequim do motor, convertendo energia química em movimento mecânico.

Combustão em fogão a gás

Os fogões a gás usam uma chama constante da combustão de gás pure (principalmente metano).

Quando você liga o fogão, o gás se mistura com oxigênio do ar e acende. Esta combustão controlada produz uma chama consistente que transfere aquece na panela para cozinhar.

Combustão no aquecimento doméstico

Muitos sistemas de aquecimento central queimam gás pure em uma caldeira. O processo de combustão aquece a água, que circula através de seus radiadores ou tubos de aquecimento no piso e aquece sua casa.

Este é outro exemplo de combustão completa e controlada, projetada para maximizar a eficiência e minimizar as emissões.

Combustão em usinas de energia

A combustão nas usinas de energia normalmente envolve queimar combustíveis fósseis como óleo, carvão ou gás pure para gerar vapor. O vapor gira uma turbina conectada a um gerador, que por sua vez gera eletricidade.

Embora o princípio seja o mesmo, a escala é muito maior do que nos sistemas domésticos, e as emissões devem ser bem gerenciadas.

Conclusão

A combustão é uma reação rápida e produtora de calor entre uma substância e oxigênio. Ele alimenta motores, aquece casas, cozinha alimentos e executa centrais elétricas. A eficiência e a segurança desses processos dependem do controle da mistura de combustível-oxigênio para obter uma combustão completa ou quase completa. Compreender como funciona a combustão nos ajuda a usar a energia de maneira mais eficaz e reduzir as emissões nocivas.