Definición de Combustión en Química

La combustión es una reacción química que ocurre entre un combustible y un agente oxidante que produce energía, generalmente en forma de calor y luz. La combustión se considera una reacción química exergónica o exotérmica. También se conoce como quema. La combustión se considera una de las primeras reacciones químicas controladas intencionalmente por humanos.

La razón por la que la combustión libera calor es porque el doble enlace entre los átomos de oxígeno en O₂ es más débil que los enlaces simples u otros enlaces dobles. Entonces, aunque la energía se absorbe en la reacción, se libera cuando se forman los enlaces más fuertes para producir dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O). Si bien el combustible desempeña un papel en la energía de la reacción, es menor en comparación porque los enlaces químicos en el combustible son comparables a la energía de los enlaces en los productos.

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Mecánica

La combustión ocurre cuando el combustible y un oxidante reaccionan para formar productos oxidados. Típicamente, se debe suministrar energía para iniciar la reacción. Una vez que comienza la combustión, el calor liberado puede hacer que la combustión sea autosuficiente.

Por ejemplo, considere un fuego de leña. La madera en presencia de oxígeno en el aire no sufre combustión espontánea. Se debe suministrar energía, ya sea de un fósforo encendido o de la exposición al calor. Cuando la energía de activación para la reacción está disponible, la celulosa (un carbohidrato) en la madera reacciona con el oxígeno en el aire para producir calor, luz, humo, cenizas, dióxido de carbono, agua y otros gases. El calor del fuego permite que la reacción continúe hasta que el fuego se enfríe demasiado o se agote el combustible o el oxígeno.

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Reacciones de Ejemplo

Un ejemplo simple de una reacción de combustión es la reacción entre gas hidrógeno y gas oxígeno para producir vapor de agua:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Un tipo más familiar de reacción de combustión es la combustión de metano (un hidrocarburo) para producir dióxido de carbono y agua:

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CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

lo que conduce a una forma general de una reacción de combustión:

hidrocarburo + oxígeno → dióxido de carbono y agua

Oxidantes

La reacción de oxidación puede pensarse en términos de transferencia de electrones en lugar del elemento oxígeno. Los químicos reconocen varios combustibles capaces de actuar como oxidantes para la combustión. Estos incluyen oxígeno puro y también cloro, flúor, óxido nitroso, ácido nítrico y trifluoruro de cloro. Por ejemplo, el gas hidrógeno se quema, liberando calor y luz, cuando reacciona con cloro para producir cloruro de hidrógeno.

Catálisis

La combustión no suele ser una reacción catalizada, pero el platino o el vanadio pueden actuar como catalizadores.

Combustión Completa Versus Incompleta

Se dice que la combustión es "completa" cuando la reacción produce un número mínimo de productos. Por ejemplo, si el metano reacciona con el oxígeno y produce solo dióxido de carbono y agua, el proceso es una combustión completa.

La combustión incompleta ocurre cuando no hay suficiente oxígeno para que el combustible se convierta completamente en dióxido de carbono y agua. También puede producirse una oxidación incompleta de un combustible. También resulta cuando la pirólisis ocurre antes de la combustión, como es el caso con la mayoría de los combustibles. En la pirólisis, la materia orgánica sufre descomposición térmica a altas temperaturas sin reaccionar con el oxígeno. La combustión incompleta puede producir muchos productos adicionales, incluyendo carbón vegetal, monóxido de carbono y acetaldehído.