Una reazione di combustione, talvolta abbreviata RXN, è qualsiasi reazione in cui un materiale combustibile si combina con l'ossigeno o viene ossidato. La reazione di combustione più comune è un incendio, in cui gli idrocarburi bruciano nell'aria per produrre anidride carbonica, vapore acqueo, calore, luce e spesso cenere. Mentre altre reazioni chimiche possono produrre calore, le reazioni di combustione condividono sempre caratteristiche specifiche che devono essere presenti affinché una reazione sia una vera reazione di combustione.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Una reazione di combustione è una reazione chimica in cui un materiale si combina con l'ossigeno per emettere luce e calore. Nelle reazioni di combustione più comuni, i materiali contenenti idrocarburi come legno, benzina o propano, bruciano in aria per rilasciare anidride carbonica e vapore acqueo. Altre reazioni di combustione, come la combustione del magnesio per produrre ossido di magnesio, consumano sempre ossigeno ma non producono necessariamente anidride carbonica o vapore acqueo.
Come avviene la combustione
Affinché una reazione di combustione possa procedere, devono essere presenti materiali combustibili e ossigeno, nonché una fonte di energia esterna per avviare la combustione. Mentre alcuni materiali esplodono spontaneamente in fiamme quando vengono uniti con il gas ossigeno, la maggior parte delle sostanze ha bisogno di una scintilla o di un'altra fonte di energia per iniziare a bruciare. Una volta avviata la reazione di combustione, il calore generato dalla reazione è sufficiente per mantenerla in funzione.
Ad esempio, quando si accende un fuoco di legna, gli idrocarburi nel legno si combinano con l'ossigeno nell'aria per formare anidride carbonica e vapore acqueo, liberando energia sotto forma di calore e luce. Per accendere il fuoco, hai bisogno di una fonte di energia esterna come un fiammifero. Questa energia rompe i legami chimici esistenti in modo che gli atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno possano reagire.
La reazione di combustione rilascia molta più energia di quella necessaria per rompere i legami chimici. Di conseguenza, il legno continua a bruciare fino all'esaurimento degli idrocarburi. Eventuali impurità non idrocarburiche nel legno vengono depositate come ceneri. La legna bagnata non brucia bene perché trasformare l'acqua nella legna bagnata in vapore consuma energia. Se tutta l'energia prodotta dalla reazione di combustione viene utilizzata per vaporizzare l'acqua nel legno, non ne rimane alcuna per mantenere viva la reazione e il fuoco si spegne.
Esempi di reazioni di combustione
La combustione del metano, il principale componente del gas naturale, è un esempio di una tipica reazione di combustione. Stufe e forni funzionanti a gas naturale hanno una fiamma pilota o scintilla per fornire l'energia esterna necessaria per avviare la reazione di combustione.
Il metano ha formula chimica CH4, e brucia con molecole di ossigeno dall'aria, formula chimica O2. Quando i due gas entrano in contatto, la combustione non si avvia perché le molecole sono stabili. All'interno di una scintilla o di una luce pilota, il singolo legame di ossigeno e i quattro legami di metano si rompono e i singoli atomi reagiscono per formare nuovi legami.
Due atomi di ossigeno reagiscono con l'atomo di carbonio per formare una molecola di anidride carbonica e altri due atomi di ossigeno reagiscono con i quattro atomi di idrogeno per formare due molecole di acqua. La formula chimica è CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. La formazione delle nuove molecole libera una notevole quantità di energia sotto forma di calore e luce.
La combustione del magnesio non rilascia anidride carbonica o vapore acqueo, ma è comunque una reazione di combustione perché è una reazione esotermica di un materiale combustibile con l'ossigeno. Mettere il magnesio nell'aria non è sufficiente per avviare la combustione, ma una scintilla o una fiamma rompono i legami delle molecole di ossigeno nell'aria per consentire la reazione.
Il magnesio si combina con l'ossigeno dell'aria per formare ossido di magnesio ed energia in eccesso. La formula chimica della reazione è O2 + 2Mg = 2MgO e l'energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di calore intenso e luce bianca brillante. Questo esempio mostra che una reazione chimica può essere una reazione di combustione senza avere le caratteristiche di un fuoco tradizionale.