Inhoud
Verbranding is een oxidatiereactie die warmte produceert en is daarom altijd exotherm. Alle chemische reacties breken eerst de bindingen en maken vervolgens nieuwe om nieuwe materialen te vormen. Bindingen verbreken kost energie en nieuwe bindingen maken energie vrij. Als de energie die vrijkomt door de nieuwe bindingen groter is dan de energie die nodig is om de oorspronkelijke bindingen te verbreken, is de reactie exotherm.
Algemene verbrandingsreacties breken de bindingen van koolwaterstofmoleculen en de resulterende water- en kooldioxidebindingen geven altijd meer energie af dan werd gebruikt om de oorspronkelijke koolwaterstofbindingen te verbreken. Daarom produceert brandende materialen die hoofdzakelijk uit koolwaterstoffen bestaan energie en zijn ze exotherm.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Verbranding is een exotherme oxidatiereactie, waarbij materialen zoals koolwaterstoffen reageren met zuurstof om verbrandingsproducten te vormen zoals water en kooldioxide. De chemische bindingen van de koolwaterstoffen breken en worden vervangen door de bindingen van water en kooldioxide. Bij de creatie van de laatste komt meer energie vrij dan nodig is om de eerste te breken, dus wordt in het algemeen energie geproduceerd. In veel gevallen is een kleine hoeveelheid energie, zoals warmte, vereist om enkele koolwaterstofbindingen te verbreken, waardoor enkele nieuwe bindingen kunnen ontstaan, energie vrijkomt en de reactie zichzelf in stand houdt.
oxydatie
In algemene termen is oxidatie het deel van een chemische reactie waarbij de atomen of moleculen van een stof elektronen verliezen. Het gaat normaal gesproken gepaard met een proces dat reductie wordt genoemd. Reductie is het tweede deel van de chemische reactie waarbij een stof elektronen opbrengt. Bij een oxidatiereductie of redoxreactie worden elektronen uitgewisseld tussen twee stoffen.
Oxidatie werd oorspronkelijk gebruikt voor chemische reacties waarbij zuurstof gecombineerd met andere materialen en deze oxideerde. Wanneer ijzer wordt geoxideerd, verliest het elektronen aan zuurstof om roest of ijzeroxide te vormen. Twee ijzeratomen verliezen elk drie elektronen en vormen ijzerionen met een positieve lading. Drie zuurstofatomen krijgen elk twee elektronen en vormen zuurstofionen met een negatieve lading. De positief en negatief geladen ionen worden tot elkaar aangetrokken en vormen ionische bindingen, waardoor ijzeroxide ontstaat, Fe2O3.
Reacties zonder zuurstof worden ook oxidatie- of redoxreacties genoemd, zolang het mechanisme van elektronenoverdracht aanwezig is. Wanneer bijvoorbeeld koolstof en waterstof worden gecombineerd om methaan te vormen, CH4, de waterstofatomen verliezen elk een elektron aan het koolstofatoom, dat vier elektronen wint. Waterstof wordt geoxideerd terwijl koolstof wordt verminderd.
Verbranding
Verbranding is een speciaal geval van een oxidatie chemische reactie waarbij voldoende warmte wordt geproduceerd om de reactie zelfdragend te maken, met andere woorden, als een brand. Branden moeten in het algemeen worden gestart, maar ze branden vanzelf totdat ze geen brandstof meer hebben.
Materialen die koolwaterstoffen bevatten, zoals hout, propaan of benzine, branden in een brand om kooldioxide en waterdamp te produceren. De koolwaterstofbindingen moeten eerst worden verbroken om de waterstof- en koolstofatomen te combineren met zuurstof. Een vuur starten betekent de eerste energie leveren, in de vorm van een vlam of een vonk, om een paar van de koolwaterstofbindingen te verbreken.
Zodra de initiële startenergie resulteert in gebroken bindingen en vrije waterstof en koolstof, reageren de atomen met zuurstof in de lucht om koolstofdioxide, CO te vormen2en waterdamp, H2O. De energie die vrijkomt bij de vorming van deze nieuwe bindingen verwarmt de resterende koolwaterstoffen en breekt meer bindingen. Op dit punt zal het vuur blijven branden. De resulterende verbrandingsreactie is zeer exotherm, waarbij de exacte hoeveelheid warmte wordt afgegeven, afhankelijk van de brandstof en de hoeveelheid energie die nodig is om de bindingen te verbreken.