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Définition de la combustion en chimie

Définition de la combustion en chimie


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La combustion est une réaction chimique qui se produit entre un carburant et un agent oxydant qui produit de l’énergie, généralement sous forme de chaleur et de lumière. La combustion est considérée comme une réaction chimique exergonique ou exothermique. Il est également connu comme brûlant. La combustion est considérée comme l'une des premières réactions chimiques intentionnellement contrôlées par l'homme.

La combustion dégage de la chaleur parce que la double liaison entre les atomes d'oxygène dans O2 sont plus faibles que les liaisons simples ou autres doubles liaisons. Ainsi, bien que l’énergie absorbe dans la réaction, elle est libérée lorsque les liaisons les plus fortes se forment pour produire du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) Bien que le carburant joue un rôle dans l'énergie de la réaction, il est mineur en comparaison, car les liaisons chimiques dans le carburant sont comparables à l'énergie des liaisons dans les produits.

Mécanique

La combustion se produit lorsqu'un combustible et un oxydant réagissent pour former des produits oxydés. Généralement, de l'énergie doit être fournie pour initier la réaction. Une fois que la combustion commence, la chaleur dégagée peut rendre la combustion autonome.

Par exemple, considérons un feu de bois. Le bois en présence d'oxygène dans l'air ne subit pas de combustion spontanée. L'énergie doit être fournie, à partir d'une allumette allumée ou de l'exposition à la chaleur. Lorsque l'énergie d'activation de la réaction est disponible, la cellulose (un glucide) du bois réagit avec l'oxygène de l'air pour produire de la chaleur, de la lumière, de la fumée, des cendres, du dioxyde de carbone, de l'eau et d'autres gaz. La chaleur du feu permet à la réaction de se poursuivre jusqu'à ce que le feu devienne trop froid ou que le combustible ou l'oxygène soit épuisé.

Exemple de réactions

Un exemple simple de réaction de combustion est la réaction entre l’hydrogène et l’oxygène pour produire de la vapeur d’eau:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O (g)

Un type plus connu de réaction de combustion est la combustion de méthane (un hydrocarbure) pour produire du dioxyde de carbone et de l'eau:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

ce qui conduit à une forme générale de réaction de combustion:

hydrocarbure + oxygène → dioxyde de carbone et eau

Oxydants

On peut penser à la réaction d’oxydation en termes de transfert d’électrons plutôt que d’oxygène. Les chimistes reconnaissent plusieurs carburants capables de servir d’oxydants pour la combustion. Ceux-ci comprennent l'oxygène pur et également le chlore, le fluor, l'oxyde nitreux, l'acide nitrique et le trifluorure de chlore. Par exemple, l'hydrogène gazeux brûle en dégageant chaleur et lumière lorsqu'il est mis à réagir avec du chlore pour produire du chlorure d'hydrogène.

Catalyse

La combustion n'est généralement pas une réaction catalysée, mais le platine ou le vanadium peut servir de catalyseur.

Combustion complète ou incomplète

La combustion est dite "complète" lorsque la réaction produit un nombre minimal de produits. Par exemple, si le méthane réagit avec l'oxygène et ne produit que du dioxyde de carbone et de l'eau, le processus est une combustion complète.

Une combustion incomplète se produit lorsqu'il n'y a pas suffisamment d'oxygène pour que le carburant se convertisse complètement en dioxyde de carbone et en eau. Une oxydation incomplète d'un carburant peut également se produire. Cela se produit également lorsque la pyrolyse a lieu avant la combustion, comme c'est le cas avec la plupart des carburants. Lors de la pyrolyse, les matières organiques subissent une décomposition thermique à haute température sans réagir avec l'oxygène. Une combustion incomplète peut donner de nombreux produits supplémentaires, notamment du charbon, du monoxyde de carbone et de l'acétaldéhyde.


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