Eine Verbrennungsreaktion, manchmal abgekürzt RXN, ist jede Reaktion, bei der sich ein brennbares Material mit Sauerstoff verbindet oder oxidiert wird. Die häufigste Verbrennungsreaktion ist ein Feuer, bei dem Kohlenwasserstoffe in der Luft verbrennen, um Kohlendioxid, Wasserdampf, Hitze, Licht und oft Asche zu erzeugen. Während andere chemische Reaktionen Wärme erzeugen können, teilen Verbrennungsreaktionen immer spezifische Eigenschaften, die vorhanden sein müssen, damit eine Reaktion eine echte Verbrennungsreaktion ist.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Eine Verbrennungsreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der sich ein Material mit Sauerstoff verbindet, um Licht und Wärme abzugeben. Bei den häufigsten Verbrennungsreaktionen verbrennen kohlenwasserstoffhaltige Materialien wie Holz, Benzin oder Propan in der Luft unter Freisetzung von Kohlendioxid und Wasserdampf. Andere Verbrennungsreaktionen, wie die Verbrennung von Magnesium zu Magnesiumoxid, verbrauchen immer Sauerstoff, produzieren aber nicht unbedingt Kohlendioxid oder Wasserdampf.
Wie die Verbrennung stattfindet
Damit eine Verbrennungsreaktion ablaufen kann, müssen brennbare Materialien und Sauerstoff sowie eine externe Energiequelle vorhanden sein, um die Verbrennung zu starten. Während einige Materialien spontan in Flammen aufgehen, wenn sie mit Sauerstoffgas zusammengebracht werden, benötigen die meisten Substanzen einen Funken oder eine andere Energiequelle, um zu brennen. Sobald die Verbrennungsreaktion beginnt, reicht die durch die Reaktion erzeugte Wärme aus, um sie am Laufen zu halten.
Wenn Sie beispielsweise ein Holzfeuer entzünden, verbinden sich die Kohlenwasserstoffe im Holz mit dem Sauerstoff der Luft zu Kohlendioxid und Wasserdampf und setzen dabei Energie in Form von Wärme und Licht frei. Um das Feuer zu entfachen, benötigen Sie eine externe Energiequelle wie ein Streichholz. Diese Energie bricht die bestehenden chemischen Bindungen auf, sodass die Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatome reagieren können.
Bei der Verbrennungsreaktion wird viel mehr Energie freigesetzt, als zum Aufbrechen der chemischen Bindungen benötigt wird. Dadurch brennt das Holz weiter, bis die Kohlenwasserstoffe aufgebraucht sind. Alle nicht-kohlenwasserstoffhaltigen Verunreinigungen im Holz werden als Asche abgelagert. Nasses Holz brennt nicht gut, da die Umwandlung des Wassers im nassen Holz in Dampf Energie verbraucht. Wird die gesamte durch die Verbrennungsreaktion erzeugte Energie zum Verdampfen des Wassers im Holz verwendet, bleibt keine Energie übrig, um die Reaktion am Laufen zu halten, und das Feuer erlischt.
Beispiele für Verbrennungsreaktionen
Die Verbrennung von Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, ist ein Beispiel für eine typische Verbrennungsreaktion. Öfen und Öfen, die mit Erdgas betrieben werden, haben eine Zündflamme oder einen Funken, um die externe Energie bereitzustellen, die zum Starten der Verbrennungsreaktion erforderlich ist.
Das Methan hat die chemische Formel CH4, und es verbrennt mit Sauerstoffmolekülen aus der Luft, chemische Formel O2. Wenn die beiden Gase in Kontakt kommen, beginnt die Verbrennung nicht, da die Moleküle stabil sind. In einem Funken- oder Pilotlicht werden die Sauerstoff-Einzelbindung und die vier Methanbindungen aufgebrochen und die einzelnen Atome reagieren zu neuen Bindungen.
Zwei Sauerstoffatome reagieren mit dem Kohlenstoffatom, um ein Kohlendioxidmolekül zu bilden, und zwei weitere Sauerstoffatome reagieren mit den vier Wasserstoffatomen, um zwei Wassermoleküle zu bilden. Die chemische Formel lautet CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2Ö. Bei der Bildung der neuen Moleküle wird viel Energie in Form von Wärme und Licht freigesetzt.
Die Verbrennung von Magnesium setzt weder Kohlendioxid noch Wasserdampf frei, ist aber dennoch eine Verbrennungsreaktion, da es sich um eine exotherme Reaktion eines brennbaren Stoffes mit Sauerstoff handelt. Das Einbringen von Magnesium in die Luft reicht nicht aus, um die Verbrennung zu starten, aber ein Funke oder eine Flamme bricht die Bindungen der Sauerstoffmoleküle in der Luft, damit die Reaktion ablaufen kann.
Das Magnesium verbindet sich mit Sauerstoff aus der Luft zu Magnesiumoxid und überschüssiger Energie. Die chemische Formel für die Reaktion ist O2 + 2Mg = 2MgO, und die überschüssige Energie wird in Form von intensiver Hitze und hellem, weißem Licht freigesetzt. Dieses Beispiel zeigt, dass eine chemische Reaktion eine Verbrennungsreaktion sein kann, ohne die Eigenschaften eines traditionellen Feuers zu haben.
