Förbränningsdefinition i kemi

Förbränning är en kemisk reaktion som inträffar mellan ett bränsle och ett oxidationsmedel som producerar energi, vanligtvis i form av värme och ljus. Förbränning anses vara en exergonisk eller exoterm kemisk reaktion. Det är också känt som brinnande. Förbränning anses vara en av de första kemiska reaktionerna som avsiktligt kontrolleras av människor.

Anledningen till att förbränning släpper värme beror på att dubbelbindningen mellan syreatomer i O₂ är svagare än enskilda obligationer eller andra dubbelbindningar. Så även om energi absorberas i reaktionen frigörs den när de starkare bindningarna bildas för att skapa koldioxid (CO₂) och vatten (H₂O). Medan bränslet spelar en roll i reaktionens energi är det mindre i jämförelse eftersom de kemiska bindningarna i bränslet är jämförbara med energin för bindningarna i produkterna.

Mekanik

Förbränning sker när ett bränsle och en oxidant reagerar på bildande av oxiderade produkter. Normalt måste energi tillföras för att initiera reaktionen. När förbränningen startar kan den frigjorda värmen göra förbränningen självbärande.

Tänk till exempel på en vedeld. Trä i närvaro av syre i luften genomgår inte spontan förbränning. Energi måste tillföras från en tänd tändsticka eller exponering för värme. När aktiveringsenergin för reaktionen är tillgänglig reagerar cellulosa (ett kolhydrat) i trä med syre i luft för att producera värme, ljus, rök, aska, koldioxid, vatten och andra gaser. Värmen från elden tillåter reaktionen att fortsätta tills branden blir för sval eller bränslet eller syret är uttömt.

Exempelreaktioner

Ett enkelt exempel på en förbränningsreaktion är reaktionen mellan vätgas och syrgas för att producera vattenånga:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

En mer känd typ av förbränningsreaktion är förbränning av metan (ett kolväte) för att producera koldioxid och vatten:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

vilket leder till en allmän form av en förbränningsreaktion:

kolväte + syre → koldioxid och vatten

oxidanter

Oxidationsreaktionen kan tänkas beträffande elektronöverföring snarare än elementet syre. Kemister känner igen flera bränslen som kan fungera som oxidationsmedel för förbränning. Dessa inkluderar rent syre och även klor, fluor, kväveoxid, salpetersyra och klortrifluorid. Till exempel brinner vätgas, frigör värme och ljus, när de reageras med klor för att producera väteklorid.

Katalys

Förbränning är vanligtvis inte en katalyserad reaktion, men platina eller vanadin kan fungera som katalysatorer.

Komplett kontra ofullständig förbränning

Förbränningen sägs vara "fullständig" när reaktionen ger ett minimalt antal produkter. Till exempel, om metan reagerar med syre och endast producerar koldioxid och vatten, är processen fullständig förbränning.

Ofullständig förbränning sker när det inte finns tillräckligt med syre för att bränslet kan omvandlas till koldioxid och vatten. Ofullständig oxidation av ett bränsle kan också förekomma. Det resulterar också när pyrolys sker före förbränning, som är fallet med de flesta bränslen. Vid pyrolys genomgår organiskt material termisk sönderdelning vid hög temperatur utan att reagera med syre. Ofullständig förbränning kan ge många ytterligare produkter, inklusive kol, kolmonoxid och acetaldehyd.