تفاعل الاحتراق ، الذي يُختصر أحيانًا بـ RXN ، هو أي تفاعل تتحد فيه مادة قابلة للاحتراق مع الأكسجين أو تتأكسد. تفاعل الاحتراق الأكثر شيوعًا هو الحريق ، حيث تحترق الهيدروكربونات في الهواء لإنتاج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والحرارة والضوء وغالبًا الرماد. في حين أن التفاعلات الكيميائية الأخرى قد تنتج حرارة ، فإن تفاعلات الاحتراق تشترك دائمًا في خصائص محددة يجب أن تكون موجودة حتى يكون التفاعل تفاعل احتراق حقيقي.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تفاعل الاحتراق هو تفاعل كيميائي تتحد فيه مادة مع الأكسجين لإصدار الضوء والحرارة. في تفاعلات الاحتراق الأكثر شيوعًا ، تحترق المواد المحتوية على الهيدروكربون مثل الخشب أو البنزين أو البروبان في الهواء لإطلاق ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء. تفاعلات الاحتراق الأخرى ، مثل احتراق المغنيسيوم لإنتاج أكسيد المغنيسيوم ، تستهلك دائمًا الأكسجين ولكنها لا تنتج بالضرورة ثاني أكسيد الكربون أو بخار الماء.
كيف يحدث الاحتراق
لكي يستمر تفاعل الاحتراق ، يجب أن تكون المواد القابلة للاحتراق والأكسجين موجودة بالإضافة إلى مصدر طاقة خارجي لبدء الاحتراق. في حين أن بعض المواد سوف تنفجر تلقائيًا عند جمعها مع غاز الأكسجين ، فإن معظم المواد تحتاج إلى شرارة أو مصدر آخر للطاقة لبدء الاحتراق. بمجرد بدء تفاعل الاحتراق ، تكون الحرارة الناتجة عن التفاعل كافية لاستمراره.
على سبيل المثال ، عندما تبدأ حريقًا بالخشب ، تتحد الهيدروكربونات الموجودة في الخشب مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء ، مما يؤدي إلى إطلاق طاقة على شكل حرارة وضوء. لبدء الحريق ، أنت بحاجة إلى مصدر طاقة خارجي مثل عود ثقاب. تكسر هذه الطاقة الروابط الكيميائية الموجودة حتى تتفاعل ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين.
يطلق تفاعل الاحتراق طاقة أكثر بكثير مما هو مطلوب لكسر الروابط الكيميائية. نتيجة لذلك ، يستمر الخشب في الاحتراق حتى يتم استخدام الهيدروكربونات. يتم ترسيب أي شوائب غير هيدروكربونية في الخشب على شكل رماد. لا يحترق الخشب المبلل جيدًا لأن تحويل الماء في الخشب المبلل إلى بخار يستهلك طاقة. إذا تم استخدام كل الطاقة الناتجة عن تفاعل الاحتراق لتبخير الماء في الخشب ، فلن يتبقى أي شيء للحفاظ على التفاعل ، وينطفئ الحريق.
أمثلة على تفاعلات الاحتراق
يعد احتراق الميثان ، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي ، مثالاً على تفاعل احتراق نموذجي. تحتوي المواقد والأفران التي تعمل بالغاز الطبيعي على ضوء تجريبي أو شرارة لتوفير الطاقة الخارجية اللازمة لبدء تفاعل الاحتراق.
الميثان له الصيغة الكيميائية CH4، وتحترق بجزيئات الأكسجين من الهواء ، الصيغة الكيميائية O2. عندما يتلامس الغازان ، لا يبدأ الاحتراق لأن الجزيئات مستقرة. ضمن شرارة أو ضوء طيار ، تنكسر رابطة الأكسجين الفردية وروابط الميثان الأربعة ، وتتفاعل الذرات الفردية لتشكيل روابط جديدة.
تتفاعل ذرتان من الأكسجين مع ذرة الكربون لتكوين جزيء من ثاني أكسيد الكربون ، وتتفاعل ذرتان من الأكسجين مع ذرات الهيدروجين الأربع لتكوين جزيئين من الماء. الصيغة الكيميائية هي CH4 + 2O2 = CO2 + 2 ح2س. يؤدي تكوين الجزيئات الجديدة إلى إطلاق كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارة وضوء.
لا يؤدي احتراق المغنيسيوم إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون أو بخار الماء ، ولكنه لا يزال تفاعل احتراق لأنه تفاعل طارد للحرارة لمادة قابلة للاشتعال مع الأكسجين. لا يكفي وضع المغنيسيوم في الهواء لبدء الاحتراق ، لكن الشرارة أو اللهب يكسر روابط جزيئات الأكسجين في الهواء للسماح بمواصلة التفاعل.
يتحد المغنيسيوم مع الأكسجين من الهواء لتكوين أكسيد المغنيسيوم والطاقة الزائدة. الصيغة الكيميائية للتفاعل هي O2 + 2Mg = 2MgO ، ويتم إطلاق الطاقة الزائدة على شكل حرارة شديدة وضوء أبيض ساطع. يوضح هذا المثال أن التفاعل الكيميائي قد يكون تفاعل احتراق دون أن يكون له خصائص النار التقليدية.