Główną istotą reakcji spalania jest to, że zawiera tlen i jest reakcją egzotermiczną. Reakcje spalania uwalniają energię w postaci ciepła i światła. Należy pamiętać, że jest to konieczne do reakcji spalania tlenu (O2). Jednak ilość tlenu obecnego w reakcji może zmieniać się w zależności od innych reagentów i innych czynników środowiskowych.
Przykład reakcji spalania z udziałem propanu i tlenu jest następujący:
C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(g)
Reakcje spalania mogą być dwojakiego rodzaju w zależności od ilości tlenu, który jest dostępny dla reakcji.
Całkowite spalanie a niepełne spalanie
Różnica pomiędzy spalaniem pełnym a niepełnym spalaniem to ilość dostępnego tlenu. Jeśli ilość jest wystarczająca lub większa, jest to reakcja pełnego spalania, a jeśli jest mniejsza, jest to reakcja niepełnego spalania.
Gdy podczas procesu spalania dostępna jest wystarczająca lub obfita ilość tlenu, reakcja jest znana jako reakcja całkowitego spalania. Zwykle ta reakcja zachodzi przy niebieskim płomieniu bez dymu.
Gdy ilość tlenu jest niewystarczająca do procesu spalania, reakcja nazywana jest reakcją niecałkowitego spalania. Reakcji tej zwykle towarzyszy żółty, sadzy płomień.
Tabela porównawcza między całkowitym i niepełnym spalaniem
| Parametry porównania | Całkowite spalanie | Niepełne spalanie |
| Definicja | Reakcja spalania, która zachodzi w obecności wystarczającej lub obfitej ilości tlenu. Znany również jako pełne spalanie. | Reakcja spalania, która zachodzi w obecności niewystarczającej ilości tlenu. |
| Typ płomienia | Niebieski | Żółty |
| Typ dymu | Brak dymu | Okopcony |
| Produkty | Zwykle wytwarza CO2 (dwutlenek węgla) jako produkt podstawowy. | Zwykle produkuje CO (tlenek węgla) jako produkt podstawowy. |
| Produkcja energii | Wytwarza więcej energii w porównaniu z niepełnym spalaniem podczas spalania tych samych reagentów. | Podczas spalania tych samych reagentów wytwarza mniej energii w porównaniu z Całkowitym spalaniem. |
Co to jest całkowite spalanie?
Całkowite spalanie to proces spalania, w którym ilość tlenu zaangażowana w związek jest wystarczająca lub większa niż wymagana. tlen pełni w tym przypadku rolę środka utleniającego.
Zwykle reakcje te zachodzą z węglowodorami znajdującymi się po stronie reagenta jako czynnikami redukującymi. Węglowodory i tlen reagują razem, tworząc wodę i dwutlenek węgla. Inne produkty, które otrzymujemy z tej reakcji to energia w postaci ciepła i światła.
Ponieważ atmosfera ma tylko 21% tlenu, dlatego trudno jest łatwo osiągnąć całkowite spalanie. To jest powód, dla którego kiedykolwiek spalamy takie rzeczy jak drewno, papier i podobne inne przedmioty, które zawierają w sobie węglowodory, widzimy żółty płomień, który jest oznaką niepełnego spalania, a nie reakcji całkowitego spalania.
Poniżej podano kilka przykładów reakcji pełnego spalania:
Całkowite spalanie metanu:
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
Metan jest tutaj środkiem redukującym, który reaguje z tlenem, który jest środkiem utleniającym. To daje nam dwutlenek węgla i wodór jako produkty końcowe. Zaobserwowano, że Metan wykorzystuje 2 cząsteczki tlenu. To jest minimalna ilość tlenu potrzebna metanowi.
Całkowite spalanie metanolu:
2CH3OH(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g)
Podobnie jak w powyższym przykładzie, również tutaj metanol jest środkiem redukującym, a tlen działa jako środek utleniający. Metanol jest bardziej złożonym węglowodorem, dlatego wymaga więcej cząsteczek tlenu i wytwarza więcej wody i dwutlenku węgla.
Całkowite spalanie substancji daje największą możliwą ilość energii, którą można wydobyć. Dzieje się tak, ponieważ cała substancja jest skutecznie spalana.
Ten rodzaj spalania nazywany jest również „czystym spalaniem”, ponieważ produkty powstałe w wyniku tego spalania w żaden sposób nie zanieczyszczają ani nie szkodzą środowisku, ponieważ jest to tylko dwutlenek węgla i woda.
Bardzo powszechnym przykładem czystego spalania jest spalanie LPG w naszych domach, ponieważ zwykle wytwarza czysty niebieski płomień i nie ma dymu.
Co to jest niepełne spalanie?
Reakcja niecałkowitego spalania jest reakcją, w której ilość tlenu obecnego w reakcji jest niewystarczająca niż wymagana ilość tlenu potrzebna do przeprowadzenia reakcji w sposób całkowity.
Podobnie jak reakcje całkowitego spalania, reagenty odgrywają tę samą rolę, w której tlen jest środkiem utleniającym, a węglowodory są środkami redukującymi.
Ten typ reakcji jest w większości niepożądany, ponieważ uwalnia bardzo mało energii w porównaniu z całkowitymi reakcjami tych samych substancji. Dzieje się tak, ponieważ cała substancja nie ulega reakcji spalania.
Ta reakcja charakteryzuje się głównie żółtym płomieniem z dymem z sadzy. Podstawowymi produktami tej reakcji są woda i tlenek węgla (CO). Jest to bardzo negatywny czynnik dla naszego środowiska, ponieważ tlenek węgla powoduje wzrost globalnego ocieplenia, a cząsteczki tlenku węgla w powietrzu powodują różnego rodzaju choroby układu oddechowego.
Kiedy urządzenia gospodarstwa domowego ulegają spaleniu lub zapaleniu, przechodzą one reakcję niepełnego spalania. Powstający w ten sposób toksyczny tlenek węgla jest bezbarwny i bezwonny. Co jest niebezpieczne, ponieważ może spowodować wiele szkód, zanim jeszcze się zorientuje.
Niektóre przykłady reakcji niepełnego spalania to:
Niepełne spalanie propanu-LPG
2 C3H8 + 9 O2 → 4 CO2 + 2 CO + 8 H2O + Ciepło
Niektórzy mogą stwierdzić, że po stronie produktu znajduje się dwutlenek węgla, a zatem będzie to reakcja całkowitego spalania. Należy jednak zauważyć, że aby ta reakcja była reakcją całkowitego spalania, nie powinna występować pojedyncza cząsteczka tlenku węgla.
Bardzo powszechnym przykładem niepełnego spalania jest spalanie węgla. Powoduje to wytwarzanie dużej ilości sadzy i dymu, a tym samym powoduje dużą degradację środowiska. Z tego powodu próbuje się wykorzystywać węgiel w ograniczonej ilości, aby zmniejszyć poziom zanieczyszczeń.
Główne różnice między całkowitym spalaniem a niepełnym spalaniem
- Główną różnicą między reakcjami całkowitego i niepełnego spalania jest ilość tlenu. Jeśli ilość jest wystarczająca lub większa, będzie to reakcja całkowita, a jeśli jest mniej niż wystarczająca, będzie to reakcja niekompletna.
- Całkowite reakcje spalania charakteryzują się zwykle niebieskim i bezdymnym płomieniem. Reakcje niecałkowitego spalania charakteryzują się sadzą, dymiącym żółtym płomieniem.
- Produkty reakcji Complete to przede wszystkim dwutlenek węgla (CO2) i woda (H2O). W wyniku niepełnych reakcji powstaje tlenek węgla (CO) i woda (H2O).
- Produkty reakcji całkowitego spalania są przyjazne dla środowiska i nie powodują zanieczyszczeń, podczas gdy produkty reakcji niepełnego spalania są głównymi zanieczyszczeniami w dzisiejszym świecie.
- Reakcja całkowitego spalania wytwarza więcej energii niż reakcja niepełnego spalania z tym samym produktem. Dzieje się tak, ponieważ reakcja całkowitego spalania zużywa cały produkt, podczas gdy spalanie niepełne wykorzystuje tylko jego część.
Wniosek
Reakcje spalania są istotną częścią naszego codziennego życia i odgrywają kluczową rolę w przyrodzie. Oba typy reakcji spalania omówione powyżej są dla nas ważne, chociaż reakcja całkowitego spalania może wydawać się bardziej preferowana niż reakcje niepełnego spalania, ponieważ dają nam maksymalną możliwą ilość energii bez żadnego zanieczyszczenia środowiska.
Zdolność do całkowitego spalania, aby nie wytwarzać żadnego produktu toksycznego dla środowiska, a jednocześnie dostarczać ogromne ilości energii, znalazła zastosowanie w przemyśle samochodowym. Reakcja spalania pomiędzy wodorem a wodą w celu wytworzenia wody jest główną zasadą samochodów wodorowych. Optymalne wykorzystanie paliw i prawidłowe spalanie może przyczynić się do ratowania naszego środowiska.
