Forbrenningsdefinisjon i kjemi

Forbrenning er en kjemisk reaksjon som oppstår mellom et drivstoff og et oksidasjonsmiddel som produserer energi, vanligvis i form av varme og lys. Forbrenning regnes som en exergonic eller eksotermisk kjemisk reaksjon. Det er også kjent som brennende. Forbrenning anses å være en av de første kjemiske reaksjonene som med vilje er kontrollert av mennesker.

Årsaken til at forbrenning frigjør varme er fordi dobbeltbindingen mellom oksygenatomer i O₂ er svakere enn enkeltobligasjoner eller andre dobbeltobligasjoner. Så selv om energi tas opp i reaksjonen, frigjøres den når de sterkere bindinger dannes for å lage karbondioksid (CO₂) og vann (H₂O). Mens drivstoffet spiller en rolle i reaksjonens energi, er det mindre i sammenligning fordi de kjemiske bindingene i drivstoffet er sammenlignbare med energien til bindingene i produktene.

Forbrenning oppstår når drivstoff og en oksidant reagerer på å danne oksiderte produkter. Typisk må energi tilføres for å starte reaksjonen. Når forbrenningen starter, kan den frigjorte varmen gjøre forbrenningen selvopprettholdende.

Tenk for eksempel en vedfyr. Tre i nærvær av oksygen i luften gjennomgår ikke spontan forbrenning. Energi må tilføres, fra en opplyst fyrstikk eller eksponering for varme. Når aktiveringsenergien for reaksjonen er tilgjengelig, er cellulosen (et karbohydrat) i tre reagerer med oksygen i luften for å produsere varme, lys, røyk, aske, karbondioksid, vann og annet gasser. Varmen fra brannen lar reaksjonen fortsette til brannen blir for kjølig eller drivstoffet eller oksygenet er oppbrukt.

Et enkelt eksempel på en forbrenningsreaksjon er reaksjonen mellom hydrogengass og oksygengass for å produsere vanndamp:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

En mer kjent type forbrenningsreaksjon er forbrenning av metan (et hydrokarbon) for å produsere karbondioksid og vann:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

som fører til en generell form for forbrenningsreaksjon:

hydrokarbon + oksygen → karbondioksid og vann

Man kan tenke på oksidasjonsreaksjonen i form av elektronoverføring i stedet for elementet oksygen. Kjemikere kjenner igjen flere brensler som kan fungere som oksidanter for forbrenning. Disse inkluderer rent oksygen og også klor, fluor, lystgass, salpetersyre og klortrifluorid. For eksempel brenner hydrogengass, og frigjør varme og lys når de reageres med klor for å produsere hydrogenklorid.

Forbrenning er vanligvis ikke en katalysert reaksjon, men platina eller vanadium kan fungere som katalysatorer.

Forbrenning sies å være "fullstendig" når reaksjonen produserer et minimalt antall produkter. For eksempel, hvis metan reagerer med oksygen og produserer bare karbondioksid og vann, er prosessen fullstendig forbrenning.

Ufullstendig forbrenning skjer når det ikke er tilstrekkelig oksygen til at drivstoffet kan omdannes fullstendig til karbondioksid og vann. Ufullstendig oksydasjon av et drivstoff kan også forekomme. Det resulterer også når pyrolyse skjer før forbrenning, som tilfellet er med de fleste drivstoff. Ved pyrolyse gjennomgår organisk materiale termisk spaltning ved høye temperaturer uten å reagere med oksygen. Ufullstendig forbrenning kan gi mange tilleggsprodukter, inkludert røye, karbonmonoksid og acetaldehyd.