Verbrandingsreacties in chemie

Een verbrandingsreactie is een belangrijke klasse van chemische reacties, gewoonlijk aangeduid als "branden". In de meest algemene zin houdt verbranding een reactie in tussen elk brandbaar materiaal en een oxidatiemiddel om een ​​geoxideerd product te vormen. Het komt meestal voor wanneer een koolwaterstof reageert met zuurstof om koolstofdioxide en water te produceren. Goede tekenen dat je te maken hebt met een verbrandingsreactie zijn de aanwezigheid van zuurstof als reactant en kooldioxide, water en warmte als producten. Anorganische verbrandingsreacties vormen mogelijk niet al deze producten, maar blijven herkenbaar aan de reactie van zuurstof.

Verbranding betekent niet noodzakelijk vuur

Verbranding is een exotherme reactie, wat betekent dat het warmte afgeeft, maar soms verloopt de reactie zo langzaam dat de verandering in temperatuur niet merkbaar is. Verbranding leidt niet altijd tot brand, maar als dit wel het geval is, is een vlam een ​​kenmerkende indicator van de reactie. Hoewel de activeringsenergie moet worden overwonnen om verbranding te initiëren (d.w.z. met behulp van een verlichte lucifer om een ​​vuur aan te steken), kan de warmte van een vlam voldoende energie leveren om de reactie zelfvoorzienend te maken.

Algemene vorm van een verbrandingsreactie

koolwaterstof + zuurstof → koolstofdioxide + water

Voorbeelden van verbrandingsreacties

Het is belangrijk om te onthouden dat verbrandingsreacties gemakkelijk te herkennen zijn, omdat de producten altijd kooldioxide en water bevatten. Hier zijn verschillende voorbeelden van evenwichtige vergelijkingen voor verbrandingsreacties. Merk op dat terwijl zuurstofgas altijd aanwezig is als een reactant, in de lastiger voorbeelden, de zuurstof uit een andere reactant komt.

• Verbranding van methaan
  CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O (g)
• Verbranding van naftaleen
  C₁₀H₈ + 12 O₂ → 10 CO₂ + 4 H₂O
• Verbranding van ethaan
  2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O
• Verbranding van butaan (vaak aangetroffen in aanstekers)
  2C₄H₁₀(g) + 13O₂(g) → 8CO₂(g) + 10H₂O (g)
• Verbranding van methanol (ook bekend als houtalcohol)
  2CH₃OH (g) + 30₂(g) → 2CO₂(g) + 4H₂O (g)
• Verbranding van propaan (gebruikt in gasgrills, open haarden en sommige fornuizen)
  2C₃H₈(g) + 7O₂(g) → 6CO₂(g) + 8H₂O (g)

Compleet versus onvolledige verbranding

Verbranding, zoals alle chemische reacties, verloopt niet altijd met 100% efficiëntie. Het is gevoelig voor het beperken van reactanten op dezelfde manier als andere processen. Als gevolg hiervan zijn er twee soorten verbranding die u waarschijnlijk zult tegenkomen:

• Volledige verbranding: Ook wel 'schone verbranding' genoemd. Volledige verbranding is de oxidatie van een koolwaterstof die alleen koolstofdioxide en water produceert. Een voorbeeld van schone verbranding zou een waskaars zijn: de hitte van de vlammende lont verdampt de was (een koolwaterstof), die op zijn beurt reageert met zuurstof in de lucht om kooldioxide en water vrij te maken. In het ideale geval brandt alle was, zodat er niets meer overblijft als de kaars eenmaal is verbruikt, terwijl de waterdamp en kooldioxide in de lucht verdwijnen.
• Onvolledige verbranding: Ook wel "vuile verbranding" genoemd. Onvolledige verbranding is koolwaterstofoxidatie die naast koolstofdioxide koolmonoxide en / of koolstof (roet) produceert. Een voorbeeld van onvolledige verbranding is het verbranden van steenkool (een fossiele brandstof), waarbij hoeveelheden roet en koolmonoxide vrijkomen. In feite verbranden veel fossiele brandstoffen, waaronder kolen, onvolledig, waardoor afvalproducten in het milieu terechtkomen.