La combustion complète est une réaction chimique dans laquelle tous les atomes de carbone d’une substance particulière sont entièrement consommés. Combustion est généralement compris comme un synonyme de brûler, bien que la définition chimique soit généralement beaucoup plus large que simplement brûler avec des flammes ou du feu. Les incendies sont certainement une forme de combustion et peuvent entraîner la combustion complète du bois et d’autres matières. Cependant, il existe également un certain nombre d’autres possibilités. D’un point de vue scientifique, ce type de réaction se produit chaque fois que de l’oxygène, de la chaleur et toute sorte de carburant contenant du carbone sont présents ensemble. Les atomes de carbone se lient aux atomes d’oxygène de manière à ce qu’ils soient exactement appariés et la chaleur déclenche une conversion, généralement en dioxyde de carbone et en eau, mais cela peut dépendre de la composition chimique des éléments au point de départ.
S’il n’y a pas assez d’oxygène dans l’atmosphère pour correspondre à chaque atome de carbone, la combustion est généralement incomplète, ce qui signifie que la conversion transforme une partie de la matière en gaz, mais pas la totalité. La quantité de chaleur requise pour la réaction dans les deux cas dépend généralement du carburant, car la température doit être égale ou supérieure au seuil de combustion de ce matériau pour que la réaction se produise.
Comprendre la combustion en général
De nombreux matériaux, et tous ceux qui soutiennent la vie, sont considérés comme à base de carbone. Le carbone est un élément presque omniprésent, tout comme l’oxygène. Chaque composé contenant du carbone a ce qu’on appelle une température d’inflammation, c’est-à-dire la température à laquelle il brûlera. Différents composés ont des seuils différents, mais la chaleur est toujours la première exigence. Parfois, cette chaleur peut être très faible, comme celle produite par la friction lorsqu’une allumette heurte une surface rugueuse ; dans de nombreux cas, il doit être beaucoup plus élevé, cependant.
Une fois que le matériau est exposé à une chaleur au-delà de sa température d’inflammation, les atomes de carbone commencent à se réorganiser. Ils correspondent à l’oxygène de l’atmosphère et une petite réaction se produit au niveau atomique qui, vue de l’extérieur, peut souvent être assez dramatique. Parfois, tout s’enflamme, ou il peut sembler rapidement fondre ou se dissoudre ; il pourrait partir en fumée et faire parfois un bruit comme un bang ou un pop. Cela dépend beaucoup des substances impliquées, ainsi que de ce que le composé en combustion contient au-delà du simple carbone. Ces éléments secondaires interviennent généralement plutôt par défaut.
Qu’est-ce qui rend une combustion complète
Lorsque les scientifiques parlent de combustion complète, ils parlent généralement d’un événement où tout est consommé par la réaction. Pour que cela se produise, il doit y avoir suffisamment d’oxygène disponible pour chaque atome de carbone du composé pour trouver une correspondance ou une paire dans l’air ambiant. La plupart du temps, ce n’est pas un problème ; l’atmosphère contient généralement beaucoup d’oxygène. Il n’y a généralement pénurie que lorsque la réaction se produit dans un endroit plus inhabituel ; sous terre dans une grotte, par exemple, à très haute altitude, ou dans un laboratoire où les conditions sont artificiellement contrôlées.
Alternatives incomplètes
Le rapport parfait entre le carbone et l’oxygène est également appelé combustion stoechiométrique ou sans excès d’air. La combustion peut toujours se produire lorsque le rapport est déséquilibré, mais dans ces circonstances, il reste généralement quelque chose, c’est-à-dire que le composé entier ne se transforme pas en gaz ou ne change pas de forme. Dans la plupart des cas, il s’agit d’une combustion incomplète. Le processus est le même jusqu’au point final ; le carbone et l’oxygène s’accordent autant qu’ils le peuvent, puis laissent le reste plus ou moins intact.
Le propane comme modèle
La combustion du propane est un exemple d’hydrocarbure couramment brûlé à usage domestique. Habituellement, la combustion du propane se produit lorsque le gaz dans le mélange d’air se situe entre 2.2 pour cent et 9.6 pour cent. Cette plage est appelée limites d’inflammabilité du propane. Un appareil au propane fonctionnant correctement et produisant une combustion idéale dégage généralement une flamme bleue.
La combustion incomplète du propane se produit lorsque le rapport de mélange est supérieur ou inférieur au rapport idéal, mais se produit toujours dans les limites d’inflammabilité. Si le rapport propane/air est inférieur au rapport idéal, une combustion pauvre se produira, comme en témoignent les flammes qui semblent s’éloigner du brûleur ou s’éteindre. Alternativement, une brûlure riche se produit lorsque le rapport propane/air est supérieur au rapport idéal et peut être reconnu par des flammes plus grandes qui sont jaunes plutôt que bleues. La combustion incomplète du propane ou d’autres hydrocarbures entraînera généralement la libération de monoxyde de carbone, un danger environnemental et sanitaire extrêmement grave pour les humains et la plupart des animaux. Le monoxyde de carbone est inodore et ne peut être détecté sans capteurs spéciaux, mais il est souvent mortel s’il est inhalé pendant de longues périodes.