reacció química exotèrmica d'una substància amb l'oxigen From Wikipedia, the free encyclopedia
La combustió és una reacció química exotèrmica d'una substància, o mescla de substàncies, anomenades combustible amb l'oxigen. Els tipus més freqüents de combustible són els materials orgànics que contenen carboni i hidrogen. És característica, d'aquesta reacció, la formació d'una flama, que és la massa gasosa incandescent que emet llum i calor, que està en contacte amb la substància combustible. A més a més, produeix un òxid. La reacció de combustió pot portar-se a terme directament amb el dioxigen o bé amb una mescla de substàncies que continguin àtoms d'oxigen, aquestes s'anomenen comburent, sent l'aire atmosfèric el comburent més habitual. La reacció del combustible amb l'oxigen origina substàncies gasoses entre les quals les més comunes són el CO₂ i H₂O. Es denomina de forma genèrica productes, fum o gasos de combustió. És important destacar que el combustible només reacciona amb l'oxigen i no amb el nitrogen, l'altre compost majoritari de l'aire. Per tant, el nitrogen de l'aire passarà íntegrament als productes de combustió sense reaccionar.
Normalment, l'equació química de la combustió d'un hidrocarbur tipus amb oxigen és així:
Per exemple la combustió del propà és:
D'acord amb com es produeixen les reaccions de combustió, aquestes poden ser de diferents tipus.
Com s'ha mencionat anteriorment, en la combustió completa es cremen les substàncies combustibles del combustible fins al màxim grau d'oxidació. En aquest tipus de reacció no es troben substàncies combustibles en els productes de combustió. Les reaccions químiques que s'utilitzen en l'estudi de les combustions tècniques tant si s'utilitza aire o oxigen, són molt senzilles i les principals són:
C + O₂ → CO₂
CO + ½ O₂ → CO₂
H₂ + ½ O₂ → H₂O
S + O₂ → SO₂
SH₂ + 3/2 O₂ → SO₂ + H₂O
Aquestes reaccions corresponen a reaccions completes de substàncies que poden formar part en un combustible gasos, líquid o sòlid i s'expressen per 1mol o 1kmol de substància combustible. Totes aquestes reaccions s'utilitzen per efectuar un balanç màssic complet d'una reacció de combustió.
Aquest tipus de reacció es caracteritzen per la presència de substàncies no cremades en els productes de combustió. Aquestes substàncies, generalment, són carbonis com el sutge, CO, H₂, i també poden aparèixer petites quantitats dels hidrocarburs que s'utilitzen com a combustibles. En el cas de la reacció de combustió en la que únicament es produeix CO en els gasos de combustió, es coneix amb el nom de combustió de Ostwald i la reacció que produeix CO i H2 es coneix com a combustió de Kissel. Aquestes denominacions deriven de l'ús dels diagrames d'aquest autors utilitzats per determinar les respectives reaccions de combustió, sent evident que la reacció de Ostwald és un cas particular de la reacció de Kissel. A la pràctica, s'ha de tenir especial atenció en els ambients en què es puguin desenvolupar aquest tipus de reaccions. Un cas pràctic i molt conegut és la combustió incompleta d'un motor d'un automòbil, un braser. Donada la generació de CO en aquest tipus de reaccions, que es presenta com un gas imperceptible per l'olfacte, s'ha de tenir especial atenció en la ventilació dels ambients on es doni, ja que el CO és un element nociu pel cos humà i pot produir la mort, deguda al bloqueig del transport d'oxigen, generat per la molècula hemoglobina, una proteïna complexa present en la sang, on el CO exerceix un efecte competitiu amb l'oxigen, produint la carboxihemoglobina i impedint la transferència i el transport d'oxigen al cos, produint la mort deguda a una anòxia cerebral.
REACCÓ INCOMPLETA D'UN HIDROCARBUR AMB OXIGEN
zCxHy + z • (x/2 + y/4) O₂ → z• xCO + ((z*y)/2)H₂O
Per exemple la combustió incompleta del propà
2 C₃H₈ + 7 O₂ → 2C + 2 CO + 8 H₂O + 2CO₂
Entre les substàncies més comunes que es poden trobar en els productes o fum de la reacció es troben:
La composició d'aquests productes dependrà dels tipus de combustible utilitzat, de la relació d'aire combustible, de l'estat d'operació de l'equip i de les condicions en què s'efectuï la combustió. La major part d'aquest productes són invisibles i l'aparició de fums foscos és senyal que s'opera a baixa temperatura o amb insuficiència d'oxigen.
Les reaccions de combustió són molt útils per la indústria de processos, ja que permeten disposar d'energia per altres usos i generalment es realitza en equips de processos com forns, calderes i tota mena de cambres de combustió. En aquests equips s'utilitzen diferents tecnologies i dispositius per dur a terme les reaccions de combustió. Un dispositiu molt comú denominat cremador, produeix una flama característica per cada combustible emprat. Aquest dispositiu ha de barrejar el combustible i un agent oxidant (comburent) en proporcions que es trobin dins dels límits d'inflamabilitat per l'encesa i així obtenir una combustió constant. A més a més, ha d'assegurar el funcionament continu sense permetre una discontinuïtat en el sistema d'alimentació del combustible o el desplaçament de la flama a una regió de baixa temperatura on s'apagaria. És important comprendre que com a resultat d'una combustió mitjançant l'operació d'aquest dispositius, es pot produir substàncies nocives i contaminants, els quals han de ser perfectament controlades, reduint-les a concentracions permeses o eliminades, d'acord amb la legislació vigent sobre el tema.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
