En förbränningsreaktion, ibland förkortad RXN, är varje reaktion där ett brännbart material kombineras med syre eller oxideras. Den vanligaste förbränningsreaktionen är en brand där kolväten brinner i luft för att producera koldioxid, vattenånga, värme, ljus och ofta aska. Medan andra kemiska reaktioner kan producera värme, delar förbränningsreaktioner alltid specifika egenskaper som måste vara närvarande för att en reaktion ska bli en verklig förbränningsreaktion.
TL; DR (för lång; Läste inte)
En förbränningsreaktion är en kemisk reaktion där ett material kombineras med syre för att avge ljus och värme. I de vanligaste förbränningsreaktionerna brinner kolväteinnehållande material som trä, bensin eller propan i luft för att frigöra koldioxid och vattenånga. Andra förbränningsreaktioner, såsom förbränning av magnesium för att producera magnesiumoxid, använder alltid syre men producerar inte nödvändigtvis koldioxid eller vattenånga.
Hur förbränning sker
För att en förbränningsreaktion ska kunna fortsätta måste brännbara material och syre vara närvarande, liksom en extern energikälla för att starta förbränningen. Medan en del material spontant kommer att brinna i lågor när de förenas med syrgas, behöver de flesta ämnen en gnista eller annan energikälla för att börja brinna. När förbränningsreaktionen har startat räcker den värme som genereras av reaktionen för att hålla den igång.
När du till exempel startar en vedeld kombineras kolväten i träet med syre i luften för att bilda koldioxid och vattenånga, vilket frigör energi i form av värme och ljus. För att starta branden behöver du en extern energikälla, t.ex. en tändsticka. Denna energi bryter de befintliga kemiska bindningarna så att kol-, väte- och syreatomerna kan reagera.
Förbränningsreaktionen släpper ut mycket mer energi än vad som behövs för att bryta de kemiska bindningarna. Som ett resultat fortsätter träet att brinna tills kolväten är förbrukade. Eventuella icke kolväteföroreningar i träet deponeras som aska. Vått trä brinner inte bra eftersom det använder energi att vända vattnet i det våta träet till ånga. Om all energi som produceras av förbränningsreaktionen används för att förånga vattnet i träet, finns ingen kvar för att hålla reaktionen igång och elden slocknar.
Exempel på förbränningsreaktioner
Förbränningen av metan, huvudkomponenten i naturgas, är ett exempel på en typisk förbränningsreaktion. Kaminer och ugnar som körs på naturgas har ett pilotljus eller gnista för att ge den externa energi som krävs för att starta förbränningsreaktionen.
Metanet har kemisk formel CH4, och det brinner med syremolekyler från luften, kemisk formel O2. När de två gaserna kommer i kontakt startar inte förbränningen eftersom molekylerna är stabila. Inom ett gnist- eller pilotljus bryts den enda syrebindningen och de fyra metanbindningarna, och de enskilda atomerna reagerar för att bilda nya bindningar.
Två syreatomer reagerar med kolatomen för att bilda en koldioxidmolekyl, och ytterligare två syreatomer reagerar med de fyra väteatomerna för att bilda två vattenmolekyler. Den kemiska formeln är CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. Bildandet av de nya molekylerna frigör en betydande mängd energi i form av värme och ljus.
Förbränningen av magnesium frigör inte koldioxid eller vattenånga, men det är fortfarande en förbränningsreaktion eftersom det är en exoterm reaktion av ett brännbart material med syre. Att placera magnesium i luften räcker inte för att starta förbränning, men en gnista eller en flamma bryter syremolekylernas bindningar i luften för att låta reaktionen fortsätta.
Magnesiumet kombineras med syre från luften för att bilda magnesiumoxid och överskott av energi. Den kemiska formeln för reaktionen är O2 + 2Mg = 2MgO, och överskottet av energi frigörs i form av intensiv värme och starkt, vitt ljus. Detta exempel visar att en kemisk reaktion kan vara en förbränningsreaktion utan att ha egenskaperna hos en traditionell brand.