Degšana ir oksidēšanās reakcija, kas rada siltumu, un tāpēc tā vienmēr ir eksotermiska. Visas ķīmiskās reakcijas vispirms pārtrauc saites un pēc tam izveido jaunas, veidojot jaunus materiālus. Obligāciju pārraušana prasa enerģiju, savukārt jaunu saišu radīšana atbrīvo enerģiju. Ja jauno saišu izdalītā enerģija ir lielāka par enerģiju, kas nepieciešama sākotnējo saišu pārraušanai, reakcija ir eksotermiska.
Biežas sadegšanas reakcijas pārtrauc ogļūdeņražu molekulu saites, un radušās ūdens un oglekļa dioksīda saites vienmēr izdala vairāk enerģijas, nekā tika izmantotas sākotnējo ogļūdeņraža saišu pārraušanai. Tāpēc materiālu, kas galvenokārt sastāv no ogļūdeņražiem, sadedzināšana rada enerģiju un ir eksotermiska.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Sadegšana ir eksotermiska oksidēšanās reakcija, kurā materiāli, piemēram, ogļūdeņraži, reaģē ar skābekli, veidojot degšanas produktus, piemēram, ūdeni un oglekļa dioksīdu. Ogļūdeņražu ķīmiskās saites saplīst un tiek aizstātas ar ūdens un oglekļa dioksīda saitēm. Izveidojot pēdējo, tiek atbrīvots vairāk enerģijas, nekā nepieciešams, lai izjauktu pirmo, tāpēc enerģija tiek ražota kopumā. Daudzos gadījumos, lai sadalītu daļu ogļūdeņraža, ir vajadzīgs neliels enerģijas daudzums, piemēram, siltums saites, ļaujot izveidot dažas jaunas saites, atbrīvot enerģiju un kļūt reakcijai pašpietiekams.
Oksidēšana
Vispārīgi runājot, oksidēšanās ir ķīmiskās reakcijas daļa, kurā vielas atomi vai molekulas zaudē elektronus. Parasti to papildina process, ko sauc par reducēšanu. Redukcija ir ķīmiskās reakcijas otrā daļa, kurā viela iegūst elektronus. Oksidēšanās-reducēšanās vai redoksreakcijā elektroni tiek apmainīti starp divām vielām.
Oksidēšanu sākotnēji izmantoja ķīmiskajās reakcijās, kurās skābeklis apvienojās ar citiem materiāliem un tos oksidēja. Kad dzelzs oksidējas, tā zaudē elektronus skābeklim, veidojot rūsu vai dzelzs oksīdu. Divi dzelzs atomi zaudē trīs elektronus un veido dzelzs jonus ar pozitīvu lādiņu. Trīs skābekļa atomi iegūst divus elektronus un veido skābekļa jonus ar negatīvu lādiņu. Pozitīvi un negatīvi lādētie joni tiek piesaistīti viens otram un veido jonu saites, veidojot dzelzs oksīdu, Fe2O3.
Reakcijas, kurās nav skābekļa, sauc arī par oksidēšanās vai redoksreakcijām, ja vien pastāv elektronu pārneses mehānisms. Piemēram, kad ogleklis un ūdeņradis apvienojas, veidojot metānu, CH4, ūdeņraža atomi katrs zaudē elektronu oglekļa atomam, kas iegūst četrus elektronus. Ūdeņradis tiek oksidēts, kamēr ogleklis ir samazināts.
Sadegšana
Degšana ir īpašs oksidēšanās ķīmiskās reakcijas gadījums, kad tiek saražots pietiekami daudz siltuma, lai reakcija būtu pašpietiekama, citiem vārdiem sakot, kā uguns. Ugunsgrēki kopumā ir jāsāk, bet tie deg paši, līdz beidzas degviela.
Ugunsgrēkā sadeg materiāli, kas satur ogļūdeņražus, piemēram, koks, propāns vai benzīns, lai iegūtu oglekļa dioksīdu un ūdens tvaikus. Vispirms ir jāpārrauj ogļūdeņraža saites, lai ūdeņraža un oglekļa atomi varētu apvienoties ar skābekli. Ugunsgrēka izraisīšana nozīmē sākotnējās enerģijas nodrošināšanu liesmas vai dzirksteles veidā, lai pārrautu dažas no ogļūdeņraža saitēm.
Kad sākotnējā sākuma enerģija rada sašķeltas saites un brīvo ūdeņradi un oglekli, atomi reaģē ar gaisā esošo skābekli, veidojot oglekļa dioksīdu, CO2un ūdens tvaiki, H2O. Enerģija, ko atbrīvo šo jauno saišu veidošanās, silda atlikušos ogļūdeņražus un pārtrauc vairāk saišu. Šajā brīdī uguns turpinās degt. Iegūtā sadegšanas reakcija ir ļoti eksotermiska, un precīzs siltuma daudzums tiek izdalīts atkarībā no degvielas un no tā, cik daudz enerģijas nepieciešams, lai pārrautu saites.