Περιεχόμενο
Η καύση είναι μια αντίδραση οξείδωσης που παράγει θερμότητα και επομένως είναι πάντα εξωθερμική. Όλες οι χημικές αντιδράσεις πρώτα διασπάσουν τους δεσμούς και στη συνέχεια κάνουν νέες για να σχηματίσουν νέα υλικά. Το σπάσιμο των ομολόγων παίρνει ενέργεια ενώ κάνει νέους δεσμούς απελευθερώνει ενέργεια. Εάν η ενέργεια που απελευθερώνεται από τους νέους δεσμούς είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει τους αρχικούς δεσμούς, η αντίδραση είναι εξωθερμική.
Οι κοινές αντιδράσεις καύσης διασπούν τους δεσμούς των μορίων υδρογονανθράκων και οι προκύπτοντες δεσμοί νερού και διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνουν πάντα περισσότερη ενέργεια από ό, τι χρησιμοποιήθηκε για να σπάσουν τους αρχικούς δεσμούς υδρογονανθράκων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα καύσιμα που αποτελούνται κυρίως από υδρογονάνθρακες παράγουν ενέργεια και είναι εξωθερμικά.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η καύση είναι μια εξώθερμη αντίδραση οξείδωσης, με υλικά όπως υδρογονάνθρακες που αντιδρούν με οξυγόνο για να σχηματίσουν προϊόντα καύσης όπως νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Οι χημικοί δεσμοί των υδρογονανθράκων θραύονται και αντικαθίστανται από τους δεσμούς νερού και διοξειδίου του άνθρακα. Η δημιουργία του τελευταίου απελευθερώνει περισσότερη ενέργεια από την απαιτούμενη για να σπάσει την πρώτη, έτσι η ενέργεια παράγεται συνολικά. Σε πολλές περιπτώσεις απαιτείται μια μικρή ποσότητα ενέργειας, όπως η θερμότητα, για να σπάσουν ορισμένους δεσμούς υδρογονανθράκων, επιτρέποντας να σχηματιστούν μερικοί νέοι δεσμοί, να απελευθερωθεί ενέργεια και να γίνει αυτοσυντηρούμενη η αντίδραση.
Οξείδωση
Σε γενικές γραμμές, η οξείδωση είναι το μέρος μιας χημικής αντίδρασης στην οποία τα άτομα ή τα μόρια μιας ουσίας χάνουν ηλεκτρόνια. Συνήθως συνοδεύεται από μια διαδικασία που ονομάζεται μείωση. Η μείωση είναι το δεύτερο μέρος της χημικής αντίδρασης στην οποία μια ουσία κερδίζει ηλεκτρόνια. Σε μια αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής ή οξειδοαναγωγής, τα ηλεκτρόνια ανταλλάσσονται μεταξύ δύο ουσιών.
Η οξείδωση αρχικά χρησιμοποιήθηκε για χημικές αντιδράσεις στις οποίες το οξυγόνο συνδυάστηκε με άλλα υλικά και τις οξειδούσε. Όταν ο σίδηρος οξειδώνεται, χάνει τα ηλεκτρόνια στο οξυγόνο για να σχηματίσει σκουριά ή οξείδιο του σιδήρου. Δύο άτομα σιδήρου χάνουν τρία ηλεκτρόνια το καθένα και σχηματίζουν ιόντα σιδήρου με θετικό φορτίο. Τρία άτομα οξυγόνου κερδίζουν δύο ηλεκτρόνια το καθένα και σχηματίζουν ιόντα οξυγόνου με αρνητικό φορτίο. Τα θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα έλκονται μεταξύ τους και σχηματίζουν ιοντικούς δεσμούς, δημιουργώντας οξείδιο σιδήρου, Fe2Ο3.
Οι αντιδράσεις που δεν εμπλέκουν το οξυγόνο ονομάζονται επίσης αντιδράσεις οξείδωσης ή οξειδοαναγωγής, εφόσον υπάρχει ο μηχανισμός μεταφοράς ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, όταν ο άνθρακας και το υδρογόνο συνδυάζονται για να σχηματίσουν μεθάνιο, CH4, τα άτομα υδρογόνου χάνουν ένα ηλεκτρόνιο στο άτομο άνθρακα, το οποίο κερδίζει τέσσερα ηλεκτρόνια. Το υδρογόνο οξειδώνεται ενώ μειώνεται ο άνθρακας.
Καύση
Η καύση είναι μια ειδική περίπτωση μιας χημικής αντίδρασης οξείδωσης στην οποία παράγεται αρκετή θερμότητα για να καταστεί η αντίδραση αυτοσυντηρούμενη, με άλλα λόγια ως φωτιά. Οι πυρκαγιές γενικά πρέπει να ξεκινήσουν, αλλά καίγονται μόνοι τους μέχρι να εξαντληθούν τα καύσιμα.
Σε μια φωτιά, υλικά που περιέχουν υδρογονάνθρακες, όπως ξύλο, προπάνιο ή βενζίνη, καίγονται για να παράγουν διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς. Οι δεσμοί υδρογονανθράκων πρέπει πρώτα να σπάσουν για να συνδεθούν το υδρογόνο και τα άτομα άνθρακα με οξυγόνο. Για να ξεκινήσετε μια πυρκαγιά σημαίνει την παροχή της αρχικής ενέργειας, με τη μορφή φλόγας ή σπινθήρα, για να σπάσετε μερικούς από τους δεσμούς υδρογονανθράκων.
Μόλις η αρχική ενέργεια εκκίνησης καταλήξει σε σπασμένους δεσμούς και ελεύθερο υδρογόνο και άνθρακα, τα άτομα αντιδρούν με οξυγόνο στον αέρα για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα, CO2, και υδρατμούς, Η2Η ενέργεια που απελευθερώνεται από το σχηματισμό αυτών των νέων δεσμών θερμαίνει τους υπόλοιπους υδρογονάνθρακες και σπάει περισσότερους δεσμούς. Σε αυτό το σημείο η φωτιά θα συνεχίσει να καίει. Η προκύπτουσα αντίδραση καύσης είναι εξαιρετικά εξωθερμική, με την ακριβή ποσότητα θερμότητας που εκπέμπεται ανάλογα με το καύσιμο και πόση ενέργεια χρειάζεται για να σπάσει τους δεσμούς της.