انواع مختلفی از واکنش های احتراق در شیمی وجود دارد که دو نوع از رایج ترین آنها هستند احتراق کامل و ناقص. نوع یا واکنش بسته به عوامل مختلفی متفاوت است، مانند:

• نوع مواد قابل احتراق
• سطح مواد
• فشار بخار
• مقدار اکسیژن
• فشار جو

هر واکنش شیمیایی که اکسیژن را به عنوان یکی از واکنش دهنده ها درگیر می کند و انرژی گرما و/یا نور تولید می کند a نامیده می شود واکنش احتراق. در برخی موارد، مانند واکنش انفجاری اکسیژن با هیدروژن، احتراق را می توان به عنوان یک واکنش ترکیبی نیز طبقه بندی کرد.

تفاوت بین احتراق کامل و ناقص چیست؟

محصولات نهایی احتراق همیشه شامل یک اکسید و آزاد شدن انرژی گرمایی است. اگر واکنش دهنده دیگر (به غیر از اکسیژن) یک ترکیب آلی باشد، محصولات یک واکنش احتراق کامل آب و دی اکسید کربن است.

مثال: احتراق کامل گاز پروپان

همانطور که از نام آن پیداست، یک واکنش احتراق کامل به طور کامل از اکسیژن استفاده می کند. در این واکنش، واکنش دهنده دیگر به طور کامل مصرف می شود زیرا با اکسیژن ترکیب می شود. همانطور که در مثال مشاهده می کنید، هیچ کربنی باقی نمانده است. اما در یک احتراق ناقص مونوکسید کربن تولید می شود و مقداری باقیمانده کربن به صورت دوده باقی می ماند.

مثال: احتراق ناقص گاز پروپان

احتراق ناقص برای محیط زیست بد است زیرا آلاینده های اضافی مانند دوده کربن را تشکیل می دهد. همچنین خطرناک است زیرا مونوکسید کربن یک ماده سمی است که می تواند افراد را در فضاهای بسته، مانند داخل گاراژ یا تونل ها بکشد.

علاوه بر این، احتراق ناقص ناکارآمد است زیرا سوخت به طور کامل نسوخته است. برای یک موتور، وقتی سوخت به طور کامل احتراق نمی شود، به این معنی است که موتور از نظر تولید نیروی مکانیکی عملکرد خوبی نخواهد داشت. همچنین ممکن است منجر به خرابی یا آسیب موتور شود.

ماده قابل احتراق چیست؟

آ ماده قابل احتراق هر ماده ای است که به راحتی بتواند با اکسیژن با سرعتی سریع واکنش دهد و در عین حال انرژی گرما و نور تولید کند. مواد قابل احتراق نیز در حالت های مختلفی وجود دارند. آنها ممکن است گاز، مایع یا جامد باشند.

از سوی دیگر، مواد قابل اشتعال دسته ای از مواد قابل احتراق هستند که دارای کمتری هستند نقاط اشتعال. تعریف فنی مواد قابل احتراق دارای نقطه اشتعال بالای 37.8 درجه سانتیگراد و کمتر از 93.3 درجه سانتیگراد است. در همین حال، یک ماده قابل اشتعال دارای نقطه اشتعال زیر 37.8 درجه سانتیگراد است.

بسیاری از مواد می توانند با اکسیژن واکنش دهند، اما معمولاً با سرعت بسیار پایین. به عنوان مثال، زنگ زدن آهن یک واکنش با اکسیژن است (معروف به اکسیداسیون) که زمان بسیار زیادی طول می کشد و به سختی برای چشم انسان قابل درک است. ممکن است چندین روز یا حتی ماه ها طول بکشد تا تفاوت قابل توجهی مشاهده شود. یک میخ آهنی تنها در چند دقیقه یا چند ساعت به طور طبیعی زنگ نمی‌زند. با در نظر گرفتن این موضوع، آهن و بسیاری از فلزات دیگر غیر قابل احتراق هستند.

 

از سوی دیگر، هیدروژن، متان، الکل، بنزین، کاغذ و باروت نمونه هایی از مواد بسیار قابل احتراق هستند. برخلاف آهن، این مواد زمانی که در اثر اصطکاک، جرقه، افزایش دمای محیط یا شعله مشتعل می شوند، به راحتی با اکسیژن واکنش نشان می دهند.

اگر اکسیژن و فشار بخار کافی وجود داشته باشد، برخی از مایعات بسیار فرار نیز به طور مشابه خود به خود مشتعل می شوند. مایعات قابل احتراق مانند نفت سفید، گازوئیل و بنزین دارای خاصیت خاصی هستند نقطه اشتعال محدوده هایی که با حداقل دمایی که می تواند آنها را در فشار بخار مشخصی مشتعل کند تعریف می شود. این برای مایعات قابل اشتعال، مانند اتانول و استون. این جدول سوخت های رایج و نقاط اشتعال آنها را مقایسه می کند:

 

تفاوت بین یک ماده قابل احتراق و غیر قابل احتراق چیست؟

مواد قابل احتراق به سرعت با اکسیژن واکنش می دهند و در این فرآیند انرژی گرما و نور تولید می کنند. در همین حال، یک ماده غیر قابل احتراق یا برای واکنش با اکسیژن بسیار بی اثر است، مانند گازهای نجیب، یا بسیار آهسته با اکسیژن، مانند آهن، واکنش می دهد.

به عنوان مثال، واکنش آهن با اکسیژن یک واکنش اکسیداسیون است، اما احتراق نمونه نیست. همانطور که قبلاً به آن اشاره کردیم، بسیار کند است و انرژی آزاد شده بسیار کم است. در اینجا معادله شیمیایی تعادل آن است:

Fe + O2 ⟶ Fe2O3

واکنش های اکسیداسیون مشابه با فلزات دیگر مانند مس و روی رخ می دهد. در دمای اتاق و فشار معمولی، اکثر فلزات نمی‌سوزند. یکی از استثناها منیزیم است. شما به راحتی می توانید یک نوار منیزیم را مشتعل کنید با قرار دادن آن در معرض شعله ای با دمای نسبتاً پایین، مانند شعله شمع:

2 میلی گرم + O2 2MgO

اکثر فلزات دیگر، مانند آلومینیوم، دارای نقطه ذوب بالایی هستند که فقط می توانند به شکل بخار در دماهای بسیار بالا احتراق کنند.

5 نمونه احتراق

بسته به انرژی و سرعت واکنش، محصولات جانبی شیمیایی و خواص فیزیکی یا رفتار احتراق، واکنش‌های احتراق را می‌توان به چند نوع طبقه‌بندی کرد.

سوختن بنزین در داخل موتورها به طور کلی می تواند به عنوان احتراق کامل در نظر گرفته شود.

احتراق کامل مواد قابل احتراق را به طور کامل مصرف می کند. معمولاً اگر شرایط مناسب باشد، مانند موتورهای بسیار کارآمد اتومبیل که در آن مقدار اکسیژن و دما برای حفظ احتراق کافی است، اتفاق می افتد.

سوزاندن چوب نمونه ای از احتراق ناقص است. جدای از اجزای غیر قابل احتراق چوب، مانند مواد معدنی، فرآیند سوزاندن چوب باعث ایجاد بقایای کربن می شود.

چوب بدون شعله یا اخگر زغال سنگ نمونه ای از احتراق در حال دود است. این نسبتا کند است و انرژی گرمایی و نور کمی دارد.

انفجار از آتش بازی را می توان به عنوان نمونه ای از احتراق سریع طبقه بندی کرد. بیشتر آتش بازی ها دارای اکسید کننده به عنوان بخشی از مواد تشکیل دهنده خود هستند. باروت پس از فعال شدن می تواند به سرعت احتراق کند و گرمای زیاد و نورهای روشن تولید کند.

 

سوزاندن سوخت توسط توربین های گازی، مانند آنهایی که در هواپیماهای جت یافت می شود، آشفته است زیرا گاز از طریق یک نازل باریک هدایت می شود.