La combustión , o quemado , [1] es una reacción química redox exotérmica a alta temperatura entre un combustible (el reductor) y un oxidante , generalmente oxígeno atmosférico , que produce productos oxidados, a menudo gaseosos, en una mezcla denominada humo . La combustión no siempre resulta en fuego . , porque una llama solo es visible cuando las sustancias en combustión se vaporizan, pero cuando lo hace, una llama es un indicador característico de la reacción. Si bien se debe superar la energía de activación para iniciar la combustión (p. ej., usar un fósforo encendido para encender un fuego), el calor de una llama puede proporcionar suficiente energía para que la reacción sea autosuficiente.
La combustión es a menudo una secuencia complicada de reacciones radicales elementales . Los combustibles sólidos , como la madera y el carbón , primero se someten a pirólisis endotérmica para producir combustibles gaseosos cuya combustión luego proporciona el calor necesario para producir más de ellos. La combustión es a menudo lo suficientemente caliente como para producir luz incandescente en forma de llama o incandescente . Un ejemplo simple se puede ver en la combustión de hidrógeno y oxígeno en vapor de agua , una reacción comúnmente utilizada para alimentar motores de cohetes. . Esta reacción libera 242 kJ / mol de calor y reduce la entalpía en consecuencia (a temperatura y presión constantes):
La combustión de un combustible orgánico en el aire siempre es exotérmica porque el doble enlace en el O 2 es mucho más débil que otros dobles enlaces o pares de enlaces simples y, por lo tanto, la formación de enlaces más fuertes en los productos de combustión CO
2y H 2 O da como resultado la liberación de energía. [2] Las energías de enlace en el combustible juegan solo un papel menor, ya que son similares a las de los productos de combustión; por ejemplo, la suma de las energías de enlace del CH 4 es casi la misma que la del CO
2. El calor de combustión es de aproximadamente −418 kJ por mol de O 2 consumido en la reacción de combustión y puede estimarse a partir de la composición elemental del combustible. [2]
La combustión no catalizada en el aire requiere temperaturas relativamente altas. La combustión completa es estequiométrica con respecto al combustible, donde no hay combustible remanente, e idealmente, no hay oxidante residual. Termodinámicamente, el equilibrio químico de la combustión en el aire está abrumadoramente del lado de los productos. Sin embargo, la combustión completa es casi imposible de lograr, ya que no necesariamente se alcanza el equilibrio químico, o puede contener productos no quemados como monóxido de carbono , hidrógeno e incluso carbono ( hollín o ceniza). Así, el humo producido suele ser tóxico y contiene productos no quemados o parcialmente oxidados. Cualquier combustión a altas temperaturas en El aire atmosférico , que tiene un 78 por ciento de nitrógeno , también creará pequeñas cantidades de varios óxidos de nitrógeno , comúnmente denominados NOx , ya que la combustión de nitrógeno se favorece termodinámicamente a temperaturas altas, pero no bajas. Dado que la quema rara vez es limpia, la ley puede exigir la limpieza del gas combustible o los convertidores catalíticos .
Los incendios se producen de forma natural, provocados por la caída de rayos o por productos volcánicos . La combustión ( fuego ) fue la primera reacción química controlada descubierta por el ser humano, en forma de fogatas y hogueras , y sigue siendo el principal método de producción de energía para la humanidad. Por lo general, el combustible es carbón , hidrocarburos o mezclas más complicadas como la madera que contiene hidrocarburos parcialmente oxidados. La energía térmica producida a partir de la combustión de combustibles fósiles como el carbón o el petróleo , o de combustibles renovables como ella leña , se cosecha para usos diversos como la cocina , la producción de electricidad o la calefacción industrial o doméstica. La combustión también es actualmente la única reacción utilizada para impulsar cohetes . La combustión también se utiliza para destruir ( incinerar ) desechos, tanto peligrosos como no peligrosos.