Definice spalování v chemii

Spalování je a chemická reakce k tomu dochází mezi palivem a oxidačním činidlem, které produkuje energii, obvykle ve formě tepla a světla. Spalování se považuje za exergonický nebo exotermní chemická reakce. To je také známé jako pálení. Spalování je považováno za jednu z prvních chemických reakcí záměrně kontrolovaných lidmi.

Důvodem spalování je teplo, protože dvojná vazba mezi atomy kyslíku v O₂ je slabší než jednoduché nebo jiné dvojné vazby. Takže i když se v reakci absorbuje energie, uvolňuje se, když se vytvoří silnější vazby, čímž se vytvoří oxid uhličitý (CO₂) a vodu (H₂Ó). Zatímco palivo hraje roli v energii reakce, ve srovnání s tím je menší, protože chemické vazby v palivu jsou srovnatelné s energií vazeb v produktech.

Ke spalování dochází, když palivo a oxidační činidlo reagují za vzniku oxidovaných produktů. Typicky musí být k zahájení reakce dodána energie. Jakmile je spalování zahájeno, uvolněné teplo může způsobit, že spalování je samonosné.

Například, zvažte oheň dřeva. Dřevo v přítomnosti kyslíku ve vzduchu nepodléhá spontánnímu spalování. Energie musí být dodávána od zapálené zápalky nebo od vystavení teplu. Když je k dispozici aktivační energie pro reakci, celulóza (uhlohydrát) ve dřevě reaguje s kyslíkem ve vzduchu a vytváří teplo, světlo, kouř, popel, oxid uhličitý, vodu a další plyny. Teplo z ohně umožňuje reakci, dokud se oheň příliš nezchladí nebo dokud se palivo nebo kyslík nevyčerpají.

Jednoduchý příklad a spalovací reakce je reakce mezi plynným vodíkem a kyslíkem za vzniku vodní páry:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Známějším typem spalovací reakce je spalování metanu (uhlovodíku) za vzniku oxidu uhličitého a vody:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂Ó

což vede k jedné obecné formě spalovací reakce:

uhlovodík + kyslík → oxid uhličitý a voda

Oxidační reakci lze považovat spíše za přenos elektronů než za prvek kyslík. Chemici uznávají několik paliv schopných působit jako oxidanty pro spalování. Mezi ně patří čistý kyslík a také chlor, fluor, oxid dusný, kyselina dusičná a fluorid chloru. Například plynný vodík hoří, uvolňuje teplo a světlo, když reaguje s chlorem za vzniku chlorovodíku.

Spalování obvykle není katalyzovanou reakcí, ale platina nebo vanad mohou působit jako katalyzátory.

Spalování se považuje za „úplné“, když reakce produkuje minimální počet produktů. Například, pokud metan reaguje s kyslíkem a produkuje pouze oxid uhličitý a vodu, je proces úplným spalováním.

K nedokonalému spalování dochází, když není dostatek kyslíku pro to, aby palivo úplně přeměnilo na oxid uhličitý a vodu. Může dojít také k neúplné oxidaci paliva. To také vede, když k pyrolýze dochází před spalováním, jako je tomu u většiny paliv. Při pyrolýze se organická hmota při vysokých teplotách tepelně rozkládá, aniž by reagovala s kyslíkem. Neúplné spalování může přinést mnoho dalších produktů, včetně uhlí, oxidu uhelnatého a acetaldehydu.