Kas põlemisreaktsioonid on eksotermilised?

Põlemine on oksüdatsioonireaktsioon, mis toodab soojust ja on seetõttu alati eksotermiline. Kõik keemilised reaktsioonid purustavad kõigepealt sidemed ja loovad seejärel uued, moodustades uusi materjale. Võlakirjade purustamine võtab energiat, samal ajal kui uute võlakirjade loomine vabastab energiat. Kui uute sidemete abil eralduv energia on suurem kui energia, mis on vajalik algsete sidemete purustamiseks, on reaktsioon eksotermiline.

Tavalised põlemisreaktsioonid lõhuvad süsivesiniku molekulide sidemeid ning tekkinud vee ja süsinikdioksiidi sidemed eraldavad alati rohkem energiat, kui kulus esialgsete süsivesiniksidemete purustamiseks. Sellepärast toodavad peamiselt süsivesinikest koosnevad materjalid energiat ja on eksotermilised.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Põlemine on eksotermiline oksüdatsioonireaktsioon, kus sellised materjalid nagu süsivesinikud reageerivad hapnikuga, moodustades põlemissaadusi nagu vesi ja süsinikdioksiid. Süsivesinike keemilised sidemed purunevad ja asendatakse vee ja süsinikdioksiidi sidemetega. Viimase loomine vabastab rohkem energiat, kui on vaja esimese purustamiseks, nii et energiat toodetakse üldiselt. Paljudel juhtudel on osa süsivesiniku purustamiseks vaja väikest kogust energiat, näiteks soojust sidemed, võimaldades tekkida mõnel uuel sidemel, vabaneda energiast ja muutuda reaktsiooniks isemajandav.

Üldiselt on oksüdatsioon keemilise reaktsiooni osa, kus aine aatomid või molekulid kaotavad elektrone. Sellega kaasneb tavaliselt protsess, mida nimetatakse redutseerimiseks. Reduktsioon on keemilise reaktsiooni teine ​​osa, mille käigus aine saab elektrone. Oksüdatsiooni-redutseerimise või redoksreaktsioonis vahetatakse elektrone kahe aine vahel.

Oksüdeerimist kasutati algselt keemiliste reaktsioonide käigus, milles hapnik kombineerus teiste materjalidega ja oksüdeeris neid. Raud oksüdeerudes kaotab see elektronid hapnikuks, moodustades rooste või raudoksiidi. Kaks raua aatomit kaotavad kumbki kolm elektroni ja moodustavad positiivse laenguga rauioonid. Kolm hapniku aatomit saavad mõlemad kaks elektroni ja moodustavad negatiivse laenguga hapnikuioonid. Positiivse ja negatiivse laenguga ioonid tõmbuvad üksteise poole ja moodustavad ioonisidemeid, tekitades raudoksiidi Fe₂O₃.

Reaktsioone, mis ei hõlma hapnikku, nimetatakse ka oksüdatsiooni- või redoksreaktsioonideks seni, kuni on olemas elektronide ülekandemehhanism. Näiteks kui süsinik ja vesinik moodustavad metaani, moodustub CH₄, kaotavad vesiniku aatomid kumbki süsinikuaatomile elektroni, mis saab neli elektroni. Vesinik oksüdeeritakse, samal ajal kui süsinik on redutseeritud.

Põlemine on oksüdeerumise keemilise reaktsiooni erijuhtum, kus tekib piisavalt soojust, et muuta reaktsioon isemajandavaks ehk teisisõnu tulena. Tulekahjusid tuleb üldiselt käivitada, kuid need põlevad ise, kuni kütus otsa saab.

Tulekahjus põlevad süsivesinikke sisaldavad materjalid, nagu puit, propaan või bensiin, süsinikdioksiidi ja veeauru saamiseks. Kõigepealt tuleb süsivesiniksidemed katkestada, et vesiniku ja süsiniku aatomid saaksid hapnikuga ühineda. Tulekahju käivitamine tähendab esialgse energia andmist leegi või sädeme kujul, et murda mõned süsivesiniksidemed.

Kui algne algenergia on purunenud sidemete ning vaba vesiniku ja süsiniku toimel, reageerivad aatomid õhus oleva hapnikuga, moodustades süsinikdioksiidi₂ja veeaur, H₂O. Nende uute sidemete moodustumisel vabanev energia soojendab järelejäänud süsivesinikke ja purustab rohkem sidemeid. Sel hetkel põleb tuli edasi. Saadud põlemisreaktsioon on väga eksotermiline, täpne soojushulk eraldub sõltuvalt kütusest ja sellest, kui palju energiat kulub sidemete purustamiseks.