Spaľovanie je a chemická reakcia ktoré sa vyskytuje medzi palivom a oxidačným činidlom, ktoré produkuje energiu, zvyčajne vo forme tepla a svetla. Spaľovanie sa považuje za exergonické alebo exotermická chemická reakcia. To je tiež známe ako pálenie. Spaľovanie sa považuje za jednu z prvých chemických reakcií zámerne kontrolovaných ľuďmi.
Dôvodom spaľovania je teplo, pretože dvojitá väzba medzi atómami kyslíka v kyslíku2 je slabší ako jednoduché alebo iné dvojité väzby. Takže aj keď sa v reakcii absorbuje energia, uvoľňuje sa, keď sa vytvoria silnejšie väzby, čím sa vytvorí oxid uhličitý (CO2) a vody (H2O). Zatiaľ čo palivo zohráva úlohu v energii reakcie, je v porovnaní s ním malé, pretože chemické väzby v palive sú porovnateľné s energiou väzieb v produktoch.
mechanika
K horeniu dochádza, keď palivo a oxidačné činidlo reagujú za vzniku oxidovaných produktov. Typicky musí byť dodávaná energia na zahájenie reakcie. Hneď ako začne spaľovanie, uvoľnené teplo môže spôsobiť, že spaľovanie je samonosné.
Napríklad, zvážte drevný oheň. Drevo v prítomnosti kyslíka vo vzduchu nepodlieha samovoľnému horeniu. Energia sa musí dodávať od zapálenej zápalky alebo od vystavenia teplu. Keď je k dispozícii aktivačná energia pre reakciu, celulóza (uhľohydrát) v dreve reaguje s kyslíkom vo vzduchu a vytvára teplo, svetlo, dym, popol, oxid uhličitý, vodu a ďalšie plyny. Teplo z ohňa umožňuje, aby reakcia pokračovala, až kým oheň nebude príliš chladný alebo kým sa palivo alebo kyslík nevyčerpajú.
Príklad reakcií
Jednoduchý príklad a spaľovacia reakcia je reakcia medzi plynným vodíkom a plynným kyslíkom za vzniku vodnej pary:
2H2(g) + O2(g) → 2H2O (g)
Známejší typ spaľovacej reakcie je spaľovanie metánu (uhľovodíka) za vzniku oxidu uhličitého a vody:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
ktorá vedie k jednej všeobecnej forme spaľovacej reakcie:
uhľovodík + kyslík → oxid uhličitý a voda
oxidanty
Oxidačnú reakciu možno myslieť skôr z hľadiska prenosu elektrónov ako z elementárneho kyslíka. Chemici poznajú niekoľko palív schopných pôsobiť ako oxidanty na spaľovanie. Patria sem čistý kyslík a tiež chlór, fluór, oxid dusný, kyselina dusičná a fluorid chlóru. Napríklad plynný vodík horí, uvoľňuje teplo a svetlo, keď reaguje s chlórom za vzniku chlorovodíka.
katalýza
Spaľovanie zvyčajne nie je katalyzovanou reakciou, ale ako katalyzátory môžu pôsobiť platina alebo vanád.
Kompletné verzus neúplné spaľovanie
Spaľovanie je považované za „úplné“, keď reakcia produkuje minimálny počet produktov. Napríklad, ak metán reaguje s kyslíkom a produkuje iba oxid uhličitý a vodu, proces je úplne spálený.
K neúplnému spaľovaniu dochádza, keď nie je dostatok kyslíka na to, aby sa palivo mohlo úplne premieňať na oxid uhličitý a vodu. Môže dôjsť aj k neúplnej oxidácii paliva. Vyplýva to aj z toho, že k pyrolýze dôjde pred spaľovaním, ako je to v prípade väčšiny palív. Pri pyrolýze sa organická hmota tepelne rozkladá pri vysokých teplotách bez toho, aby reagovala s kyslíkom. Neúplné spaľovanie môže priniesť mnoho ďalších produktov, vrátane uhlia, oxidu uhoľnatého a acetaldehydu.