Le reazioni di combustione sono esotermiche?

La combustione è una reazione di ossidazione che produce calore, ed è quindi sempre esotermica. Tutte le reazioni chimiche prima rompono i legami e poi ne creano di nuovi per formare nuovi materiali. Rompere i legami richiede energia, mentre creare nuovi legami rilascia energia. Se l'energia rilasciata dai nuovi legami è maggiore dell'energia necessaria per rompere i legami originali, la reazione è esotermica.

Le comuni reazioni di combustione rompono i legami delle molecole di idrocarburi e i risultanti legami di acqua e anidride carbonica rilasciano sempre più energia di quella utilizzata per rompere i legami idrocarburici originali. Ecco perché la combustione di materiali costituiti principalmente da idrocarburi produce energia ed è esotermica.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

La combustione è una reazione di ossidazione esotermica, con materiali come gli idrocarburi che reagiscono con l'ossigeno per formare prodotti di combustione come acqua e anidride carbonica. I legami chimici degli idrocarburi si rompono e vengono sostituiti dai legami dell'acqua e dell'anidride carbonica. La creazione di quest'ultimo rilascia più energia di quella necessaria per rompere il primo, quindi l'energia viene prodotta complessivamente. In molti casi è necessaria una piccola quantità di energia come il calore per rompere parte dell'idrocarburo legami, permettendo la formazione di nuovi legami, il rilascio di energia e la reazione di diventare reaction autosufficiente.

In termini generali, l'ossidazione è la parte di una reazione chimica in cui gli atomi o le molecole di una sostanza perdono elettroni. Normalmente è accompagnato da un processo chiamato riduzione. La riduzione è la seconda parte della reazione chimica in cui una sostanza acquista elettroni. In una reazione di ossidoriduzione o redox, gli elettroni vengono scambiati tra due sostanze.

L'ossidazione è stata originariamente utilizzata per reazioni chimiche in cui l'ossigeno si combinava con altri materiali e li ossidava. Quando il ferro viene ossidato, perde elettroni in ossigeno per formare ruggine o ossido di ferro. Due atomi di ferro perdono tre elettroni ciascuno e formano ioni ferrici con carica positiva. Tre atomi di ossigeno acquisiscono due elettroni ciascuno e formano ioni di ossigeno con carica negativa. Gli ioni caricati positivamente e negativamente sono attratti l'uno dall'altro e formano legami ionici, creando ossido di ferro, Fe₂oh₃.

Le reazioni che non coinvolgono l'ossigeno sono anche chiamate reazioni di ossidazione o redox purché sia ​​presente il meccanismo di trasferimento degli elettroni. Ad esempio, quando carbonio e idrogeno si combinano per formare metano, CH₄, gli atomi di idrogeno perdono ciascuno un elettrone a favore dell'atomo di carbonio, che acquista quattro elettroni. L'idrogeno viene ossidato mentre il carbonio viene ridotto.

La combustione è un caso speciale di una reazione chimica di ossidazione in cui viene prodotto abbastanza calore da rendere la reazione autosufficiente, in altre parole, come un incendio. Gli incendi in genere devono essere avviati, ma bruciano da soli finché non si esauriscono.

In un incendio, i materiali che contengono idrocarburi, come legno, propano o benzina, bruciano per produrre anidride carbonica e vapore acqueo. I legami idrocarburici devono prima essere rotti affinché gli atomi di idrogeno e carbonio si combinino con l'ossigeno. Accendere un fuoco significa fornire l'energia iniziale, sotto forma di una fiamma o di una scintilla, per rompere alcuni dei legami idrocarburici.

Una volta che l'energia iniziale iniziale si traduce in legami rotti e idrogeno e carbonio liberi, gli atomi reagiscono con l'ossigeno nell'aria per formare anidride carbonica, CO₂, e vapore acqueo, H₂O. L'energia rilasciata dalla formazione di questi nuovi legami riscalda gli idrocarburi rimanenti e rompe altri legami. A questo punto il fuoco continuerà a bruciare. La reazione di combustione risultante è altamente esotermica, con l'esatta quantità di calore sprigionata a seconda del combustibile e della quantità di energia necessaria per rompere i suoi legami.