مقدمة لتفاعلات الاحتراق (الحرق)

أ تفاعل الاحتراق هي فئة رئيسية من التفاعلات الكيميائية ، يشار إليها عادةً باسم "الحرق". بالمعنى العام ، الإحتراق ينطوي على تفاعل بين أي مادة قابلة للاشتعال ومؤكسد لتكوين منتج مؤكسد. يحدث عادة عندما يتفاعل الهيدروكربون مع الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء. تتضمن العلامات الجيدة على أنك تتعامل مع تفاعل احتراق وجود الأكسجين كمفاعل وثاني أكسيد الكربون والماء والحرارة كمنتجات. قد لا تشكل تفاعلات الاحتراق غير العضوي كل هذه المنتجات ولكنها تظل معروفة من خلال تفاعل الأكسجين.

الاحتراق هو تفاعل طارد للحرارةبمعنى أنها تطلق الحرارة ، لكن في بعض الأحيان يستمر التفاعل ببطء شديد بحيث لا يلاحظ التغير في درجة الحرارة. لا يؤدي الاحتراق دائمًا إلى نشوب حريق ، ولكن عندما يحدث ذلك ، يكون اللهب مؤشرًا مميزًا للتفاعل. في حين أنه يجب التغلب على طاقة التنشيط لبدء الاحتراق (أي استخدام مباراة مضاءة لإشعال حريق) ، قد توفر الحرارة من اللهب طاقة كافية لجعل التفاعل مكتفي ذاتيًا.

الهيدروكربون + الأكسجين ← ثاني أكسيد الكربون + الماء

من المهم أن نتذكر أنه من السهل التعرف على تفاعلات الاحتراق لأن المنتجات تحتوي دائمًا على ثاني أكسيد الكربون والماء. فيما يلي أمثلة عديدة لمعادلات متوازنة لتفاعلات الاحتراق. لاحظ أنه بينما يوجد غاز الأكسجين دائمًا كمفاعل ، في الأمثلة الأكثر صعوبة ، يأتي الأكسجين من متفاعل آخر.

• احتراق الميثان
  CH₄(ز) + 2 سين₂(ز) → CO₂(ز) + 2 ح₂O (ز)
• حرق النفثالين
  ج₁₀ح₈ + 12 سين₂ → 10 CO₂ + 4 ساعات₂يا
• احتراق الإيثان
  2 ج₂ح₆ + 7 س₂ → 4 CO₂ + 6 ح₂يا
• احتراق البوتان (يوجد عادة في الولاعات)
  2 ج₄ح₁₀(ز) + 13 درجة مئوية₂(ز) → 8CO₂(ز) + 10 ساعات₂O (ز)
• احتراق الميثانول (المعروف أيضًا باسم كحول الخشب)
  2CH₃OH (ز) + 3O₂(ز) → 2CO₂(ز) + 4 ساعات₂O (ز)
• احتراق البروبان (يستخدم في مواقد الغاز والمواقد وبعض مواقد الطهي)
  2 ج₃ح₈(ز) + 7O₂(ز) → 6CO₂(ز) + 8 ساعات₂O (ز)

لا يستمر الاحتراق ، مثل جميع التفاعلات الكيميائية ، دائمًا بكفاءة 100 ٪. وهي عرضة للحد من المواد المتفاعلة مثل العمليات الأخرى. ونتيجة لذلك ، هناك نوعان من الاحتراق قد تواجههما:

• احتراق كامل: يُسمى الاحتراق الكامل أيضًا باسم "الاحتراق النظيف" ، وهو أكسدة الهيدروكربون الذي ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء فقط. ومن الأمثلة على الاحتراق النظيف حرق شمعة من الشمع: تتبخر الحرارة من الفتيل المشتعل الشمع (هيدروكربون) ، الذي يتفاعل بدوره مع الأكسجين في الهواء لإطلاق ثاني أكسيد الكربون و ماء. من الناحية المثالية ، يحترق كل الشمع ، لذلك لا يبقى شيء بمجرد استهلاك الشمعة ، بينما يتبخر بخار الماء وثاني أكسيد الكربون في الهواء.
• احتراق غير كامل: يُسمى أيضًا "الاحتراق القذر" ، والاحتراق غير الكامل هو أكسدة الهيدروكربون التي تنتج أول أكسيد الكربون و / أو الكربون (السناج) بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون. من أمثلة الاحتراق غير الكامل حرق الفحم (الوقود الأحفوري) ، الذي يتم من خلاله إطلاق كميات من السناج وأول أكسيد الكربون. في الواقع ، يحترق العديد من الوقود الأحفوري - بما في ذلك الفحم - بشكل غير كامل ، مما يؤدي إلى إطلاق النفايات في البيئة.