En forbrenningsreaksjon, noen ganger forkortet RXN, er enhver reaksjon der et brennbart materiale kombineres med oksygen eller oksyderes. Den vanligste forbrenningsreaksjonen er en brann der hydrokarboner brenner i luft for å produsere karbondioksid, vanndamp, varme, lys og ofte aske. Mens andre kjemiske reaksjoner kan produsere varme, deler forbrenningsreaksjoner alltid spesifikke egenskaper som må være til stede for at en reaksjon skal være en sann forbrenningsreaksjon.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
En forbrenningsreaksjon er en kjemisk reaksjon der et materiale kombineres med oksygen for å avgi lys og varme. I de vanligste forbrenningsreaksjonene brenner hydrokarbonholdige materialer som tre, bensin eller propan i luft for å frigjøre karbondioksid og vanndamp. Andre forbrenningsreaksjoner, som forbrenning av magnesium for å produsere magnesiumoksid, bruker alltid oksygen, men produserer ikke nødvendigvis karbondioksid eller vanndamp.
Hvordan forbrenning finner sted
For at en forbrenningsreaksjon skal fortsette, må brennbare materialer og oksygen være til stede, samt en ekstern energikilde for å starte forbrenningen. Mens noe materiale spontant vil briste i flamme når det bringes sammen med oksygengass, trenger de fleste stoffer en gnist eller annen energikilde for å begynne å brenne. Når forbrenningsreaksjonen starter, er varmen som genereres av reaksjonen nok til å holde den i gang.
For eksempel når du starter en vedbrann, kombineres hydrokarboner i treet med oksygen i luften for å danne karbondioksid og vanndamp, og frigjør energi i form av varme og lys. For å starte brannen trenger du en ekstern energikilde, for eksempel en fyrstikk. Denne energien bryter eksisterende kjemiske bindinger slik at karbon, hydrogen og oksygenatomer kan reagere.
Forbrenningsreaksjonen frigjør mye mer energi enn det som er nødvendig for å bryte de kjemiske bindingene. Som et resultat fortsetter treet å brenne til hydrokarboner er oppbrukt. Eventuelle urenheter uten hydrokarbon i treet blir avsatt som aske. Vått tre brenner ikke godt fordi å bruke vann i det våte treet til damp bruker energi. Hvis all energien som produseres av forbrenningsreaksjonen brukes til å fordampe vannet i treet, er ingen igjen for å holde reaksjonen i gang, og brannen slukker.
Eksempler på forbrenningsreaksjoner
Forbrenningen av metan, hovedkomponenten i naturgass, er et eksempel på en typisk forbrenningsreaksjon. Ovner og ovner som kjører på naturgass har et pilotlys eller gnist for å gi den eksterne energien som er nødvendig for å starte forbrenningsreaksjonen.
Metanet har kjemisk formel CH4, og den brenner med oksygenmolekyler fra luften, kjemisk formel O2. Når de to gassene kommer i kontakt, starter ikke forbrenningen fordi molekylene er stabile. Innenfor et gnist- eller pilotlys brytes den enkelt oksygenbindingen og de fire metanbindinger, og de enkelte atomer reagerer for å danne nye bindinger.
To oksygenatomer reagerer med karbonatomet for å danne et molekyl av karbondioksid, og to oksygenatomer reagerer med de fire hydrogenatomene for å danne to vannmolekyler. Den kjemiske formelen er CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Dannelsen av de nye molekylene frigjør en betydelig mengde energi i form av varme og lys.
Forbrenningen av magnesium frigjør ikke karbondioksid eller vanndamp, men det er fortsatt en forbrenningsreaksjon fordi det er en eksoterm reaksjon av et brennbart materiale med oksygen. Å plassere magnesium i luften er ikke nok til å starte forbrenningen, men en gnist eller flamme bryter bindingene til oksygenmolekylene i luften for å la reaksjonen fortsette.
Magnesiumet kombineres med oksygen fra luften for å danne magnesiumoksid og overflødig energi. Den kjemiske formelen for reaksjonen er O2 + 2Mg = 2MgO, og overflødig energi frigjøres i form av intens varme og sterkt, hvitt lys. Dette eksemplet viser at en kjemisk reaksjon kan være en forbrenningsreaksjon uten å ha egenskapene til en tradisjonell brann.