Forbrændingsdefinition i kemi

Forbrænding er en kemisk reaktion der forekommer mellem et brændstof og et oxidationsmiddel, der producerer energi, normalt i form af varme og lys. Forbrænding betragtes som en eksergoniske eller exotherm kemisk reaktion. Det er også kendt som brændende. Forbrænding betragtes som en af ​​de første kemiske reaktioner, der med vilje kontrolleres af mennesker.

Årsagen til, at forbrænding frigiver varme, skyldes, at dobbeltbindingen mellem oxygenatomer i O₂ er svagere end enkeltobligationer eller andre dobbeltobligationer. Så selvom energi absorberes i reaktionen, frigives den, når de stærkere bindinger dannes for at fremstille kuldioxid (CO₂) og vand (H₂O). Mens brændstoffet spiller en rolle i reaktionens energi, er det mindre i sammenligning, fordi de kemiske bindinger i brændstoffet er sammenlignelige med energien i bindingerne i produkterne.

Forbrænding sker, når brændstof og en oxidant reagerer på dannelse af oxiderede produkter. Typisk skal der tilføres energi for at starte reaktionen. Når forbrændingen starter, kan den frigjorte varme gøre forbrændingen selvbærende.

Overvej for eksempel en træbrand. Træ i nærvær af ilt i luften gennemgår ikke spontan forbrænding. Der skal tilføres energi som følge af en tændt tændstik eller udsættelse for varme. Når aktiveringsenergien til reaktionen er tilgængelig, er cellulosen (et kulhydrat) i træ reagerer med ilt i luften for at producere varme, lys, røg, aske, kuldioxid, vand og andet gasser. Varmen fra ilden gør det muligt for reaktionen at fortsætte, indtil ilden bliver for kølig, eller brændstof eller ilt er opbrugt.

Et simpelt eksempel på en forbrændingsreaktion er reaktionen mellem brintgas og iltgas til at producere vanddamp:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

En mere kendt type forbrændingsreaktion er forbrænding af methan (et carbonhydrid) til fremstilling af kuldioxid og vand:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

hvilket fører til en generel form for forbrændingsreaktion:

carbonhydrid + ilt → kuldioxid og vand

Man kan tænke på oxidationsreaktionen i form af elektronoverførsel snarere end elementet ilt. Kemikere genkender flere brændstoffer, der kan fungere som oxidanter til forbrænding. Disse inkluderer rent ilt og også chlor, fluor, nitrogenoxid, salpetersyre og chlortrifluorid. F.eks. Forbrænder brintgas, hvorved der frigøres varme og lys, når de omsættes med chlor for at producere hydrogenchlorid.

Forbrænding er normalt ikke en katalyseret reaktion, men platin eller vanadium kan fungere som katalysatorer.

Forbrændingen siges at være "komplet", når reaktionen producerer et minimalt antal produkter. For eksempel, hvis methan reagerer med ilt og kun producerer kuldioxid og vand, er processen komplet forbrænding.

Ufuldstændig forbrænding sker, når brændstoffet ikke er tilstrækkeligt med ilt til at omdanne sig fuldstændigt til kuldioxid og vand. Ufuldstændig oxidation af et brændstof kan også forekomme. Det resulterer også, når pyrolyse finder sted før forbrænding, som det er tilfældet med de fleste brændstoffer. Ved pyrolyse gennemgår organisk materiale termisk nedbrydning ved høje temperaturer uden at reagere med ilt. Ufuldstændig forbrænding kan give mange yderligere produkter, herunder char, carbonmonoxid og acetaldehyd.