Põlemisdefinitsioon keemias

Põlemine on a keemiline reaktsioon mis toimub kütuse ja energiat tootva oksüdeeriva aine vahel, tavaliselt soojuse ja valguse kujul. Põlemist peetakse eksergooniline või eksotermiline keemiline reaktsioon. Seda tuntakse ka kui põlemist. Põlemist peetakse üheks esimestest keemilistest reaktsioonidest, mida inimesed tahtlikult kontrollivad.

Põlemine eraldab soojust põhjusel, et O hapnikuaatomite vahel on kaksikside₂ on nõrgemad kui üksiksidemed või muud kaksiksidemed. Ehkki energia neeldub reaktsioonis, vabaneb see siis, kui moodustuvad tugevamad sidemed, mis moodustavad süsinikdioksiidi (CO₂) ja vesi (H₂O). Kuigi kütus mängib rolli reaktsiooni energias, on see võrreldes sellega väike, kuna kütuses olevad keemilised sidemed on võrreldavad toodetes olevate sidemete energiaga.

Põlemine toimub siis, kui kütus ja oksüdeerija reageerivad oksüdeerunud saaduste moodustamiseks. Tavaliselt tuleb reaktsiooni käivitamiseks varustada energiat. Kui põlemine algab, võib eralduv kuumus muuta põlemise isemajandavaks.

Mõelge näiteks puupõlengule. Puit õhus hapniku juuresolekul ei läbi iseeneslikku põlemist. Energiat tuleb tarnida alates valgustatud matšist või kokkupuutest kuumusega. Kui reaktsiooni aktiveerimisenergia on saadaval, on puidus tselluloos (süsivesik) reageerib õhu hapnikuga, tekitades soojust, valgust, suitsu, tuhka, süsinikdioksiidi, vett ja muud gaasid. Tulekahju kuumus võimaldab reaktsioonil kulgeda seni, kuni tuli muutub liiga jahedaks või kütus või hapnik on ammendatud.

Lihtne näide a põlemisreaktsioon on vesiniku ja hapniku vahelise reaktsiooni tekitamine veeaur:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Tuntuvam põlemisreaktsiooni tüüp on metaani (süsivesiniku) põletamine süsinikdioksiidi ja vee saamiseks:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

mis põhjustab põlemisreaktsiooni ühte üldvormi:

süsivesinik + hapnik → süsinikdioksiid ja vesi

Oksüdatsioonireaktsiooni võib mõelda pigem elektronide kui elemendi hapnikuülekandele. Keemikud tunnevad ära mitu kütust, mis on võimelised toimima oksüdeerijad põlemiseks. Nende hulka kuuluvad puhas hapnik ja kloor, fluor, dilämmastikoksiid, lämmastikhape ja kloortrifluoriid. Näiteks põleb vesinikgaas, vabastades soojust ja valgust, reageerides klooriga vesinikkloriidi saamiseks.

Põlemine ei ole tavaliselt katalüüsitud reaktsioon, kuid plaatina või vanaadium võivad toimida katalüsaatoritena.

Põlemine loetakse olevat täielik, kui reaktsioon annab minimaalse arvu tooteid. Näiteks kui metaan reageerib hapnikuga ja tekitab ainult süsinikdioksiidi ja vett, on protsess täielik põlemine.

Mittetäielik põlemine toimub siis, kui kütusel pole piisavalt hapnikku, et muunduda täielikult süsinikdioksiidiks ja veeks. Võib tekkida ka kütuse mittetäielik oksüdeerimine. Selle tulemuseks on ka pürolüüs enne põlemist, nagu enamiku kütuste puhul. Pürolüüsi käigus lagunevad orgaanilised ained kõrgetel temperatuuridel termilise lagunemisega hapnikuga reageerimata. Mittetäielikul põlemisel võib saada palju lisaprodukte, sealhulgas süsi, vingugaas ja atseetaldehüüd.