Una reacción de combustión tiene lugar cuando un combustible y un agente oxidante u oxidante reaccionan, liberando energía en forma de calor y, a veces, luz. Los procesos más familiares de este tipo implican la quema de materiales orgánicos que contienen carbono e hidrógeno, que se combinan con el oxígeno del aire para formar dióxido de carbono y agua. Aquí el combustible es algo así como madera, gasolina o carbón, y el oxidante es oxígeno. Sin embargo, son posibles muchos otros tipos de reacciones de combustión. Las reacciones de este tipo son esenciales para la vida y se aprovechan para generar energía, proporcionar calor, hacer funcionar vehículos motorizados y de muchas otras formas.
Oxidación
La oxidación es un proceso químico en el que se eliminan electrones de una sustancia, liberando energía. El término proviene del hecho de que los ejemplos más familiares involucran sustancias que se combinan con oxígeno, lo que gana electrones en el proceso. Sin embargo, otros elementos también pueden actuar como oxidantes. Por ejemplo, el elemento flúor es un oxidante más poderoso que el oxígeno. El proceso puede ocurrir extremadamente rápido, lo que puede resultar en una explosión en la que toda la energía se libera casi instantáneamente y el gas caliente se expande violentamente creando una onda de presión y un ruido fuerte. Alternativamente, puede suceder moderadamente rápido, como en el caso de un incendio, o mucho más lentamente, como en la oxidación del hierro.
La combustión espontánea
Por lo general, se debe suministrar algo de energía para iniciar una reacción de combustión. Esto puede ser simplemente encender un fósforo o generar una chispa. Después de esto, la reacción es autosostenida, lo que significa que la energía liberada por la reacción en sí la mantiene en marcha.
En algunos casos, sin embargo, puede haber suficiente energía presente a temperatura ambiente, o incluso más baja, para que prosiga la reacción. Todo depende del oxidante y del combustible: si el agente oxidante es lo suficientemente potente y el combustible se enciende fácilmente, pueden incendiarse cuando se mezclan, sin necesidad de suministrar calor. Esto se conoce como combustión espontánea. Por tanto, los oxidantes fuertes deben manipularse con mucho cuidado, ya que pueden provocar incendios o explosiones si entran en contacto con materiales inflamables.
Productos de combustion
Dado que la combustión generalmente involucra elementos en el combustible que se combinan con oxígeno, los productos son típicamente óxidos. En las sustancias orgánicas, el carbono y el hidrógeno generalmente se combinan con el oxígeno para producir dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Sin embargo, otras sustancias también pueden arder. Por ejemplo, el azufre y el fósforo se queman fácilmente y producen óxidos. Los metales, si se pulverizan, también arderán, formando óxidos y, a menudo, producirán llamas brillantemente luminosas; por esta razón, el magnesio, el aluminio y otros metales se utilizan a menudo en los fuegos artificiales.
A menudo, una reacción de combustión que involucra materiales orgánicos es incompleta. En el caso de la madera, por ejemplo, una parte del carbono sin quemar se libera en forma de partículas diminutas en forma de humo y, por lo general, una parte queda como carbón vegetal. Cuando no hay suficiente oxígeno disponible para oxidar todo el carbono en algunos combustibles a dióxido de carbono (CO2), se puede producir otro gas llamado monóxido de carbono (CO). Cuando esto sucede en un espacio cerrado, como podría ser el caso de una caldera defectuosa, las consecuencias pueden ser fatales, ya que el CO es tóxico e inodoro.
Factores que afectan la inflamabilidad
Aparte de los factores químicos, como la reactividad del combustible y el oxidante, existen varios factores físicos que influyen en la inflamabilidad. Uno de ellos es el área de la superficie del combustible que entra en contacto con el oxidante. En circunstancias normales, no es posible hacer arder una pieza de hierro, pero en forma de un polvo extremadamente fino, este metal se encenderá espontáneamente en el aire.
En realidad, los combustibles líquidos no se queman, aunque a menudo parece que sí. Es el vapor liberado por el combustible el que se está incendiando, por lo que la inflamabilidad de un líquido depende en parte de la cantidad de vapor que produce. La temperatura a la que hay suficiente vapor en el aire para que se encienda se conoce como punto de inflamación; esta es información importante para el almacenamiento y manipulación de líquidos inflamables
Respiración celular
Este es el proceso mediante el cual las células de los organismos vivos oxidan nutrientes como los carbohidratos en dióxido de carbono y agua. Dado que los productos finales son los mismos que se producirían si se quemaran estas materias primas, la reacción general se puede considerar como combustión, pero dado que tiene lugar en una serie de pasos separados, es mucho más lenta de lo que normalmente se entiende. por este término. Sin embargo, todavía produce calor y ayuda a mantener la temperatura corporal. En una demostración bien conocida, una pequeña cantidad de azúcar se mezcla con un oxidante fuerte y se enciende, lo que hace que se queme lo suficientemente fuerte como para derretir el vidrio, mostrando cuánta energía hay encerrada en las moléculas de azúcar. En el cuerpo, esta energía se libera mucho más lentamente, pero el principio es el mismo.
Utiliza materiales de
El hombre primitivo utilizó primero el fuego para mantenerse caliente y luego para cocinar los alimentos, una práctica que eliminaba los microorganismos y parásitos dañinos. La revolución industrial dependió de la quema de combustibles, inicialmente madera y luego combustibles fósiles como el carbón y el petróleo, para proporcionar el calor necesario para fundir los metales. Hoy en día, la combustión se utiliza para generar electricidad y fabricar una amplia gama de productos químicos y productos, y el motor de combustión interna también utiliza la quema rápida de combustibles fósiles para proporcionar la energía cinética que impulsa a los automóviles y otros vehículos.