En forbrændingsreaktion, undertiden forkortet RXN, er enhver reaktion, hvor et brændbart materiale kombineres med ilt eller oxideres. Den mest almindelige forbrændingsreaktion er en brand, hvor kulbrinter brænder i luft for at producere kuldioxid, vanddamp, varme, lys og ofte aske. Mens andre kemiske reaktioner kan producere varme, har forbrændingsreaktioner altid specifikke egenskaber, der skal være til stede for at en reaktion kan være en ægte forbrændingsreaktion.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
En forbrændingsreaktion er en kemisk reaktion, hvor et materiale kombineres med ilt for at afgive lys og varme. I de mest almindelige forbrændingsreaktioner brænder carbonhydridholdige materialer såsom træ, benzin eller propan i luft for at frigive kuldioxid og vanddamp. Andre forbrændingsreaktioner, såsom forbrænding af magnesium til produktion af magnesiumoxid, bruger altid ilt, men producerer ikke nødvendigvis kuldioxid eller vanddamp.
Hvordan forbrændingen finder sted
For at en forbrændingsreaktion kan fortsætte, skal der være til stede brændbare materialer og ilt såvel som en ekstern energikilde for at starte forbrændingen. Mens noget materiale spontant brænder i flammer, når det bringes sammen med iltgas, har de fleste stoffer brug for en gnist eller anden energikilde for at begynde at brænde. Når forbrændingsreaktionen starter, er den varme, der genereres af reaktionen, nok til at holde den i gang.
For eksempel, når du starter en brænde, kombineres kulbrinterne i træet med ilt i luften til dannelse af kuldioxid og vanddamp, hvilket frigiver energi i form af varme og lys. For at starte ilden har du brug for en ekstern energikilde, såsom en tændstik. Denne energi bryder de eksisterende kemiske bindinger, så kulstof-, brint- og iltatomerne kan reagere.
Forbrændingsreaktionen frigiver meget mere energi end nødvendigt for at bryde de kemiske bindinger. Som et resultat fortsætter træet med at brænde, indtil kulbrinterne er opbrugt. Eventuelle urenheder, der ikke er carbonhydrider i træet, afsættes som aske. Vådt træ brænder ikke godt, fordi det bruger energi på at omdanne vandet i det våde træ til damp. Hvis al energi produceret af forbrændingsreaktionen bruges til at fordampe vandet i træet, er der ingen tilbage til at holde reaktionen i gang, og ilden slukkes.
Eksempler på forbrændingsreaktioner
Forbrændingen af metan, hovedkomponenten i naturgas, er et eksempel på en typisk forbrændingsreaktion. Ovne og ovne, der kører på naturgas, har et pilotlys eller gnist til at give den eksterne energi, der er nødvendig for at starte forbrændingsreaktionen.
Metanen har kemisk formel CH4, og det brænder med iltmolekyler fra luften, kemisk formel O2. Når de to gasser kommer i kontakt, starter forbrændingen ikke, fordi molekylerne er stabile. Inden for et gnist- eller pilotlys brydes den enkelte iltbinding og de fire metanbindinger, og de enkelte atomer reagerer for at danne nye bindinger.
To iltatomer reagerer med carbonatomet for at danne et molekyle af kuldioxid, og yderligere to iltatomer reagerer med de fire hydrogenatomer for at danne to molekyler vand. Den kemiske formel er CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Dannelsen af de nye molekyler frigiver en betydelig mængde energi i form af varme og lys.
Forbrændingen af magnesium frigiver ikke kuldioxid eller vanddamp, men det er stadig en forbrændingsreaktion, fordi det er en eksoterm reaktion af et brændbart materiale med ilt. Placering af magnesium i luften er ikke nok til at starte forbrændingen, men en gnist eller en flamme bryder iltmolekylernes bindinger i luften for at lade reaktionen fortsætte.
Magnesiumet kombineres med ilt fra luften til dannelse af magnesiumoxid og overskydende energi. Den kemiske formel for reaktionen er O2 + 2Mg = 2MgO, og den overskydende energi frigives i form af intens varme og stærkt, hvidt lys. Dette eksempel viser, at en kemisk reaktion kan være en forbrændingsreaktion uden at have karakteristika for en traditionel brand.