Горение – это химическая реакция, которая происходит между топливом и окислителем, который производит энергию, обычно в форме тепла и света. Горение считается экзергонической или экзотермической химической реакцией. Это также известно как горение. Горение считается одной из первых химических реакций, намеренно контролируемых людьми.
Причина, по которой при горении выделяется тепло, заключается в том, что двойная связь между атомами кислорода в O 2 слабее одинарных или других двойных связей. Таким образом, хотя энергия поглощается в реакции, она высвобождается, когда образуются более сильные связи для образования диоксида углерода (CO 2 ) и воды (H 2 О). Хотя топливо играет роль в энергии реакции, по сравнению с ней она незначительна, поскольку химические связи в топливе сопоставимы с энергией связей в продуктах.
Механика
Горение происходит, когда топливо и окислитель вступают в реакцию с образованием окисленных продуктов. Обычно для инициирования реакции необходимо подводить энергию. Как только начинается горение, выделяющееся тепло может сделать горение самоподдерживающимся.
Например, рассмотрим дровяной пожар. Древесина в присутствии кислорода в воздухе не подвергается самовозгоранию. Энергия должна подаваться, как от зажженной спички, так и от воздействия тепла. Когда энергия активации реакции доступна, целлюлоза (углевод) в древесине вступает в реакцию с кислородом воздуха с выделением тепла, света, дыма, золы, углекислого газа, воды и других газов. Тепло от огня позволяет реакции продолжаться до тех пор, пока огонь не станет слишком холодным или не закончится топливо или кислород.
Примеры реакций
Простым примером реакции горения является реакция между газообразным водородом и газообразным кислородом с образованием водяного пара:
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (g)
Более знакомый тип реакции горения – это горение метана (углеводорода) с образованием диоксида углерода и воды:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
, что приводит к одной общей форме реакции горения:
углеводород + кислород → диоксид углерода и вода
Окислители
Реакцию окисления можно рассматривать с точки зрения переноса электрона, а не кислорода элемента. Химики признают несколько видов топлива, способных действовать как окислители при горении. К ним относятся чистый кислород, а также хлор, фтор, закись азота, азотная кислота и трифторид хлора. Например, газообразный водород горит, выделяя тепло и свет, когда реагирует с хлором с образованием хлористого водорода.
Катализ
Горение обычно не является катализируемой реакцией, но платина или ванадий могут действовать как катализаторы.
Полное сгорание или неполное сгорание
Сжигание считается «полным», когда реакция дает минимальное количество продуктов. Например, если метан реагирует с кислородом и производит только углекислый газ и воду, это означает полное сгорание.
Неполное сгорание происходит, когда кислорода недостаточно для топливо полностью преобразовать в диоксид углерода и воду. Также может произойти неполное окисление топлива. Это также происходит, когда пиролиз происходит перед сгоранием, как в случае с большинством видов топлива. При пиролизе органическое вещество подвергается термическому разложению при высоких температурах, не вступая в реакцию с кислородом. Неполное сгорание может привести к появлению многих дополнительных продуктов, в том числе угля, окиси углерода и ацетальдегида.