Μια αντίδραση καύσης, μερικές φορές συντομευμένη RXN, είναι οποιαδήποτε αντίδραση στην οποία ένα καύσιμο υλικό συνδυάζεται με οξυγόνο ή οξειδώνεται. Η πιο κοινή αντίδραση καύσης είναι μια φωτιά, στην οποία οι υδρογονάνθρακες καίγονται στον αέρα για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς, θερμότητα, φως και συχνά στάχτες. Ενώ άλλες χημικές αντιδράσεις μπορεί να προκαλέσουν θερμότητα, οι αντιδράσεις καύσης μοιράζονται πάντα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που πρέπει να υπάρχουν για να είναι μια αντίδραση πραγματική αντίδραση καύσης.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Η αντίδραση καύσης είναι μια χημική αντίδραση στην οποία ένα υλικό συνδυάζεται με οξυγόνο για να εκπέμπει φως και θερμότητα. Στις πιο συχνές αντιδράσεις καύσης, υλικά που περιέχουν υδρογονάνθρακες όπως ξύλο, βενζίνη ή προπάνιο, καίγονται στον αέρα για να απελευθερώσουν διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς. Άλλες αντιδράσεις καύσης, όπως η καύση μαγνησίου για την παραγωγή οξειδίου του μαγνησίου, καταναλώνουν πάντα οξυγόνο, αλλά δεν παράγουν απαραίτητα διοξείδιο του άνθρακα ή υδρατμούς.
Πώς λαμβάνει χώρα η καύση
Για να προχωρήσει η αντίδραση καύσης, πρέπει να υπάρχουν καύσιμα υλικά και οξυγόνο καθώς και εξωτερική πηγή ενέργειας για να ξεκινήσει η καύση. Ενώ κάποιο υλικό θα εκραγεί αυθόρμητα όταν φέρεται μαζί με αέριο οξυγόνο, οι περισσότερες ουσίες χρειάζονται σπινθήρα ή άλλη πηγή ενέργειας για να αρχίσουν να καίγονται. Μόλις ξεκινήσει η αντίδραση καύσης, η θερμότητα που παράγεται από την αντίδραση είναι αρκετή για να την συνεχίσει.
Για παράδειγμα, όταν ξεκινάτε μια φωτιά από ξύλο, οι υδρογονάνθρακες στο ξύλο συνδυάζονται με οξυγόνο στον αέρα για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και φωτός. Για να ξεκινήσετε τη φωτιά, χρειάζεστε μια εξωτερική πηγή ενέργειας, όπως ένας αγώνας. Αυτή η ενέργεια σπάζει τους υπάρχοντες χημικούς δεσμούς έτσι ώστε τα άτομα άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου να μπορούν να αντιδράσουν.
Η αντίδραση καύσης απελευθερώνει πολύ περισσότερη ενέργεια από ό, τι απαιτείται για τη διάσπαση των χημικών δεσμών. Ως αποτέλεσμα, το ξύλο συνεχίζει να καίει έως ότου εξαντληθούν οι υδρογονάνθρακες. Τυχόν μη υδρογονάνθρακες ακαθαρσίες στο ξύλο εναποτίθενται ως στάχτες. Το υγρό ξύλο δεν καίει καλά γιατί η μετατροπή του νερού στο υγρό ξύλο σε ατμό καταναλώνει ενέργεια. Εάν όλη η ενέργεια που παράγεται από την αντίδραση καύσης χρησιμοποιείται για την εξάτμιση του νερού στο ξύλο, καμία δεν αφήνεται να συνεχίσει την αντίδραση και η φωτιά σβήνει.
Παραδείγματα αντιδράσεων καύσης
Η καύση του μεθανίου, το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου, είναι ένα παράδειγμα μιας τυπικής αντίδρασης καύσης. Οι σόμπες και οι φούρνοι που λειτουργούν με φυσικό αέριο έχουν πιλοτικό φως ή σπινθήρα για να παρέχουν την εξωτερική ενέργεια που απαιτείται για την έναρξη της αντίδρασης καύσης.
Το μεθάνιο έχει χημικό τύπο CH4και καίει με μόρια οξυγόνου από τον αέρα, χημικό τύπο Ο2. Όταν τα δύο αέρια έρχονται σε επαφή, η καύση δεν ξεκινά επειδή τα μόρια είναι σταθερά. Μέσα σε ένα σπινθήρα ή πιλοτικό φως, ο μονός δεσμός οξυγόνου και οι τέσσερις δεσμοί μεθανίου σπάζουν και τα μεμονωμένα άτομα αντιδρούν σχηματίζοντας νέους δεσμούς.
Δύο άτομα οξυγόνου αντιδρούν με το άτομο άνθρακα για να σχηματίσουν ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα, και δύο ακόμη άτομα οξυγόνου αντιδρούν με τα τέσσερα άτομα υδρογόνου για να σχηματίσουν δύο μόρια νερού. Ο χημικός τύπος είναι CH4 + 2Ο2 = CO2 + 2Η2Ο. Ο σχηματισμός των νέων μορίων απελευθερώνει μια σημαντική ποσότητα ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός.
Η καύση του μαγνησίου δεν απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα ή υδρατμούς, αλλά εξακολουθεί να είναι μια αντίδραση καύσης επειδή είναι μια εξώθερμη αντίδραση ενός καύσιμου υλικού με οξυγόνο. Η τοποθέτηση μαγνησίου στον αέρα δεν είναι αρκετή για να ξεκινήσει η καύση, αλλά ένας σπινθήρας ή φλόγα σπάει τους δεσμούς των μορίων οξυγόνου στον αέρα για να επιτρέψει την αντίδραση να προχωρήσει.
Το μαγνήσιο συνδυάζεται με οξυγόνο από τον αέρα για να σχηματίσει οξείδιο του μαγνησίου και υπερβολική ενέργεια. Ο χημικός τύπος για την αντίδραση είναι Ο2 + 2Mg = 2MgO, και η περίσσεια ενέργειας απελευθερώνεται με τη μορφή έντονης θερμότητας και έντονου, λευκού φωτός. Αυτό το παράδειγμα δείχνει ότι μια χημική αντίδραση μπορεί να είναι μια αντίδραση καύσης χωρίς να έχει τα χαρακτηριστικά μιας παραδοσιακής φωτιάς.