La combustión completa es una reacción química en la que todos los átomos de carbono de una sustancia en particular se consumen por completo. Por lo general, se entiende que “combustión” es sinónimo de “quemar”, aunque la definición química suele ser mucho más amplia que simplemente arder con llamas o fuego. Los incendios ciertamente son una forma de combustión y pueden resultar en la combustión completa de madera y otras materias. Sin embargo, también hay otras posibilidades. Desde un punto de vista científico, este tipo de reacción ocurre siempre que el oxígeno, el calor y cualquier tipo de combustible que contenga carbono están presentes juntos. Los átomos de carbono se unen a los átomos de oxígeno de tal manera que están emparejados exactamente, y el calor desencadena una conversión, generalmente en dióxido de carbono y agua, pero esto puede depender de la composición química de los elementos en el punto de partida.
Si no hay suficiente oxígeno en la atmósfera para igualar cada átomo de carbono, la combustión suele ser incompleta, lo que significa que la conversión convierte parte del material en gas, pero no todo. La cantidad de calor requerida para la reacción en cualquier caso generalmente depende del combustible, ya que la temperatura debe estar en el umbral de combustión de ese material o por encima de él para que la reacción se produzca.
Entendiendo la combustión en general
Muchos materiales, y todos los que sustentan la vida, se consideran «basados en carbono». El carbono es un elemento que es casi omnipresente, al igual que el oxígeno. Cada compuesto que contiene carbono tiene lo que se conoce como una «temperatura de ignición», que es la temperatura a la que se quemará. Los diferentes compuestos tienen diferentes umbrales, pero el calor es siempre el primer requisito. A veces, este calor puede ser muy bajo, como el que se produce por la fricción cuando una cerilla golpea una superficie rugosa; en muchos casos, sin embargo, tiene que ser mucho más alto.
Una vez que el material se expone al calor más allá de su temperatura de ignición, los átomos de carbono comienzan a reorganizarse. Coinciden con el oxígeno en la atmósfera y ocurre una pequeña reacción a nivel atómico que, cuando se ve desde el exterior, a menudo puede ser bastante dramática. A veces, todo se incendia, o puede parecer que se derrite o disuelve rápidamente; podría convertirse en humo y, a veces, hace un ruido como un estallido o un estallido. Mucho depende de las sustancias involucradas, así como de qué más contiene el compuesto de combustión más allá del simple carbono. Estos elementos secundarios suelen estar implicados de forma predeterminada.
Qué hace que una combustión sea «completa»
Cuando los científicos hablan de la combustión «completa», por lo general están discutiendo un evento en el que todo es consumido por la reacción. Para que esto suceda, es necesario que haya suficiente oxígeno disponible para cada átomo de carbono en el compuesto para encontrar una coincidencia o un par en el aire ambiental. La mayoría de las veces esto no es un problema; la atmósfera suele contener mucho oxígeno. Por lo general, solo hay escasez cuando la reacción ocurre en algún lugar más inusual; bajo tierra en una cueva, por ejemplo, a gran altura, o en un laboratorio donde las condiciones se controlan artificialmente.
Alternativas incompletas
La proporción perfecta de carbono a oxígeno también se conoce como combustión estequiométrica o sin exceso de aire. La combustión aún puede ocurrir cuando la proporción está desequilibrada, pero en estas circunstancias generalmente queda algo, es decir, todo el compuesto no se convierte en gas ni cambia de forma. En la mayoría de los casos, esto se conoce como combustión incompleta. El proceso es el mismo hasta el punto final; el carbono y el oxígeno coinciden en la medida de lo posible, luego dejan el resto más o menos intacto.
Propano como modelo
La combustión de propano sirve como ejemplo de un hidrocarburo comúnmente quemado en el uso doméstico. Por lo general, la combustión de propano ocurrirá cuando el gas en la mezcla de aire esté entre el 2.2 por ciento y el 9.6 por ciento. Este rango se conoce como los «límites de inflamabilidad» del propano. Un aparato de propano que funcione correctamente y que produzca una combustión ideal generalmente emitirá una llama azul.
La combustión incompleta de propano ocurre cuando la proporción de mezcla es mayor o menor que la proporción ideal, pero aún ocurre dentro de los límites de inflamabilidad. Si la proporción de propano a aire es menor que la proporción ideal, se producirá una «combustión pobre», como lo demuestran las llamas que parecen alejarse del quemador o apagarse. Alternativamente, una «quemadura rica» ocurre cuando la proporción de propano a aire es mayor que la proporción ideal, y puede ser reconocida por llamas más grandes que son amarillas en lugar de azules. La combustión incompleta de propano u otros hidrocarburos generalmente dará como resultado la liberación de monóxido de carbono, un peligro ambiental y para la salud extremadamente grave para los seres humanos y la mayoría de los animales. El monóxido de carbono es inodoro y no se puede detectar sin sensores especiales, pero a menudo es letal si se inhala durante períodos prolongados.