Põlemisreaktsioon, mõnikord lühendatult RXN, on mis tahes reaktsioon, milles põlev materjal ühendub hapnikuga või oksüdeerub. Kõige tavalisem põlemisreaktsioon on tulekahju, mille käigus süsivesinikud põlevad õhus süsinikdioksiidi, veeauru, kuumuse, valguse ja sageli ka tuha saamiseks. Ehkki muud keemilised reaktsioonid võivad toota soojust, on põlemisreaktsioonidel alati spetsiifilised omadused, mis peavad esinema, et reaktsioon oleks tõeline põlemisreaktsioon.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Põlemisreaktsioon on keemiline reaktsioon, mille käigus materjal ühendub hapnikuga valguse ja soojuse eraldamiseks. Kõige tavalisemate põlemisreaktsioonide korral põlevad süsivesinikke sisaldavad materjalid, nagu puit, bensiin või propaan, õhus süsinikdioksiidi ja veeauru eraldamiseks. Muud põlemisreaktsioonid, näiteks magneesiumi põletamine magneesiumoksiidi saamiseks, kulutavad alati hapnikku, kuid ei pruugi tingimata tekitada süsinikdioksiidi ega veeauru.
Kuidas toimub põlemine
Põlemisreaktsiooni kulgemiseks peavad põlemise alustamiseks olemas olema nii põlevad materjalid ja hapnik kui ka väline energiaallikas. Kui mõni materjal süttib gaasihapnikuga kokku viimisel spontaanselt, vajab enamik aineid põlema hakkamiseks sädet või muud energiaallikat. Kui põlemisreaktsioon on alanud, piisab reaktsiooni käigus tekkivast soojusest selle jätkamiseks.
Näiteks puidupõlengu alustamisel ühinevad puidus olevad süsivesinikud õhus oleva hapnikuga, moodustades süsinikdioksiidi ja veeauru, vabastades energiat soojuse ja valguse kujul. Tulekahju käivitamiseks vajate välist energiaallikat, näiteks tikku. See energia lõhub olemasolevad keemilised sidemed, nii et süsiniku-, vesiniku- ja hapnikuaatomid saaksid reageerida.
Põlemisreaktsioon vabastab palju rohkem energiat, kui on vaja keemiliste sidemete purustamiseks. Seetõttu jätkub puidu põlemine seni, kuni süsivesinikud on ära kasutatud. Puidus olevad kõik süsivesiniku lisandid ladestuvad tuhana. Märg puit ei põle hästi, sest märjas puidus vee auruks muutmine kulutab energiat. Kui kogu põlemisreaktsioonis tekkiv energia kasutatakse puidu vee aurustamiseks, ei jää ükski neist reaktsiooni pidama ja tuli kustub.
Näited põlemisreaktsioonidest
Maagaasi põhikomponendi metaani põletamine on tüüpilise põlemisreaktsiooni näide. Maagaasil töötavatel ahjudel ja ahjudel on põlemisreaktsiooni käivitamiseks vajaliku välise energia saamiseks märgutuli või säde.
Metaanil on keemiline valem CH4ja see põleb õhust pärinevate hapnikumolekulidega, keemiline valem O2. Kui kaks gaasi kokku puutuvad, ei alustata põlemist, kuna molekulid on stabiilsed. Sädeme- või pilootvalguses on hapniku üksikside ja neli metaanisidet katki ning üksikud aatomid reageerivad uute sidemete moodustumisele.
Kaks hapniku aatomit reageerivad süsinikuaatomiga, moodustades süsinikdioksiidi molekuli, ja veel kaks hapniku aatomit reageerivad nelja vesiniku aatomiga, moodustades kaks vee molekuli. Keemiline valem on CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Uute molekulide moodustumisel eraldub märkimisväärne kogus energiat soojuse ja valguse kujul.
Magneesiumi põlemisel ei eraldu süsinikdioksiidi ega veeauru, kuid see on siiski põlemisreaktsioon, kuna see on põleva materjali eksotermiline reaktsioon hapnikuga. Magneesiumi paigutamisest õhku ei piisa põlemise alustamiseks, kuid säde või leek lõhub õhus leiduvate hapnikumolekulide sidemed, et võimaldada reaktsioonil kulgeda.
Magneesium ühendub õhust pärineva hapnikuga, moodustades magneesiumoksiidi ja liigse energia. Reaktsiooni keemiline valem on O2 + 2Mg = 2MgO ja liigne energia vabaneb intensiivse kuumuse ja ereda valge valguse kujul. See näide näitab, et keemiline reaktsioon võib olla põlemisreaktsioon ilma traditsioonilise tule omadusteta.