Er forbrændingsreaktioner eksoterme?

Forbrænding er en oxidationsreaktion, der producerer varme, og den er derfor altid eksoterm. Alle kemiske reaktioner bryder først bindinger og opretter derefter nye til dannelse af nye materialer. At bryde obligationer tager energi, mens der oprettes nye obligationer frigiver energi. Hvis energien frigivet af de nye bindinger er større end den nødvendige energi til at bryde de oprindelige bindinger, er reaktionen eksoterm.

Almindelige forbrændingsreaktioner bryder bindingerne af carbonhydridmolekyler, og de resulterende vand- og kuldioxidbindinger frigiver altid mere energi end brugt til at bryde de oprindelige carbonhydridbindinger. Derfor producerer brændende materialer, der hovedsageligt består af kulbrinter, energi og er eksoterm.

TL; DR (for lang; Læste ikke)

Forbrænding er en exoterm oxidationsreaktion, hvor materialer såsom carbonhydrider reagerer med ilt til dannelse af forbrændingsprodukter såsom vand og kuldioxid. De kemiske bindinger af kulbrinterne brydes og erstattes af bindingerne af vand og kuldioxid. Oprettelse af sidstnævnte frigiver mere energi, end der kræves for at bryde førstnævnte, så energi produceres generelt. I mange tilfælde kræves en lille mængde energi, såsom varme, for at bryde noget af kulbrintet bindinger, der tillader dannelse af nye bindinger, frigøres energi og reaktionen bliver selvbærende.

Generelt er oxidation den del af en kemisk reaktion, hvor atomer eller molekyler i et stof mister elektroner. Det ledsages normalt af en proces kaldet reduktion. Reduktion er den anden del af den kemiske reaktion, hvor et stof får elektroner. I en oxidationsreduktions- eller redoxreaktion udveksles elektroner mellem to stoffer.

Oxidation blev oprindeligt brugt til kemiske reaktioner, hvor ilt kombineret med andre materialer og oxiderede dem. Når jern oxideres, mister det elektroner til ilt for at danne rust eller jernoxid. To jernatomer mister hver tre elektroner og danner jernioner med en positiv ladning. Tre iltatomer vinder to elektroner hver og danner iltioner med en negativ ladning. De positivt og negativt ladede ioner tiltrækkes af hinanden og danner ionbindinger, hvilket skaber jernoxid, Fe₂O₃.

Reaktioner, der ikke involverer ilt, kaldes også oxidations- eller redoxreaktioner, så længe mekanismen for elektronoverførsel er til stede. For eksempel, når kulstof og hydrogen kombineres for at danne methan, CH₄, mister hydrogenatomer hver en elektron til carbonatomet, som får fire elektroner. Brint oxideres, mens kulstof reduceres.

Forbrænding er et specielt tilfælde af en oxidationskemisk reaktion, hvor der produceres nok varme til at gøre reaktionen selvbærende, med andre ord som en brand. Brande generelt skal startes, men de brænder af sig selv, indtil de løber tør for brændstof.

I en brand brænder materialer, der indeholder kulbrinter, såsom træ, propan eller benzin, for at producere kuldioxid og vanddamp. Carbonhydridbindingerne skal først brydes for at hydrogen- og kulstofatomer kan kombineres med ilt. At starte en brand betyder at tilvejebringe den oprindelige energi i form af en flamme eller en gnist for at bryde nogle få af carbonhydridbindingerne.

Når den indledende startenergi resulterer i brudte bindinger og frit brint og kulstof, reagerer atomerne med ilt i luften til dannelse af kuldioxid, CO₂og vanddamp, H₂O. Energien frigivet ved dannelsen af ​​disse nye bindinger varmer de resterende kulbrinter og bryder flere bindinger. På dette tidspunkt vil ilden fortsætte med at brænde. Den resulterende forbrændingsreaktion er meget eksoterm med den nøjagtige mængde varme, der afgives afhængigt af brændstoffet, og hvor meget energi det tager at bryde sine bindinger.