Explicamos qué es la combustión, cómo se produce y cuáles son las etapas de la reacción. Además, clasificación y ejemplos.

combustión
La combustión es una reacción química que libera luz y energía calórica.

¿Qué es la combustión?

La combustión es un tipo de reacción química exotérmica. Puede implicar materia en el estado gaseoso o en el estado heterogéneo (líquido-gaseoso o sólido-gaseoso). Genera luz y calor en la mayoría de los casos y se produce considerablemente rápido.

Tradicionalmente, la combustión se entiende como un proceso de oxidación rápida de ciertos elementos combustibles, es decir, otros, que consisten principalmente en hidrógeno, carbono y, a veces, azufre. Además, necesariamente tiene lugar en presencia de oxígeno.

En realidad, las combustiones son reacciones redox (reducción-oxidación) que se pueden producir tanto de forma controlada, como en motores de combustión interna, o incontroladas, como en explosiones. Estas reacciones, implican el intercambio de electrones entre átomos de materia durante la reacción.

Casi siempre, las combustiones producen energía térmica y lumínmica y producen otras sustancias gaseosas y sólidas, como el dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua, o residuos sólidos del combustible (la sustancia consumida en reacción) y el oxidante (la sustancia de reacción). Las sustancias producidas dependen de la naturaleza química de los reactivos implicados en la combustión.

Así, aunque la imagen tradicional de la combustión siempre ha implicado el fuego, es posible que no haya fuego, ya que es sólo una forma de plasma (gas ionizado) producido por la liberación de calor de la reacción química de combustión, que depende de las condiciones y reactivos de cada reacción específica para formarse.

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¿Cómo se produce la combustión?

la combustión reacciona las fases del fuego
La combustión siempre da lugar a CO2, vapor de agua, energía y otros compuestos.

Combustiones son un tipo de reacción redox, es decir, una reacción de reducción-oxidación. Esto significa que un reactivo se oxida (pierde electrones), mientras que el otro se reduce (gana electrones).

En caso de combustión, el agente oxidante (oxígeno) obtiene electrones del agente reductor (combustible), o lo que es lo mismo, el oxidante (oxígeno), obtiene electrones del combustible. Esto se da generalmente según la fórmula siguiente:

combustión

Los compuestos combustibles pueden variar dependiendo de la naturaleza de cada reacción de combustión y los niveles de energía producidos pueden variar. Pero el dióxido de carbono y el agua se producen de alguna manera en todas las combustiones.

Tipos de combustión

Hay tres tipos de combustión:

  • Combustiones completas o perfectas. Estas son las reacciones en las que el material combustible se oxida (consume) por completo y se producen otros compuestos oxigenados, como el dióxido de carbono (CO).2) o dióxido de azufre (SO)2), según corresponda, y agua (H2O).
  • Combustiones estereométricas o neutras. Esto se llama combustión completa ideal, que utiliza las cantidades correctas de oxígeno para su reacción y generalmente ocurre solo en el ambiente controlado de un laboratorio.
  • Combustión incompleta. Estas son las reacciones en las que aparecen compuestos que no han sido completamente oxidados (también llamados sin llama) en los gases de combustión. Estos compuestos pueden ser monóxido de carbono (CO), hidrógeno, partículas de carbono, etc.

Reacción de combustión

Los procesos de combustión en realidad comprenden un conjunto de reacciones químicas que son rápidas y ocurren simultáneamente. Cada una de estas reacciones se puede llamar una etapa o fase. Las tres etapas básicas de la combustión son las siguientes:

  • Prerreacción o primer paso. Los hidrocarburos presentes en el material combustible se descomponen y comienzan su reacción con el oxígeno del aire, formando radicales (compuestos molecularmente inestables). Esto desencadena una reacción en cadena de aparición y desaparición de compuestos químicos donde se suelen formar más compuestceux que se descomponen.
  • Oxidación o segundo paso. En esta etapa, se genera la mayor parte de la energía calórica de la reacción. A medida que el oxígeno reacciona con los radicales del paso anterior, se genera un proceso de desplazamiento violento de los electrones. En el caso de las explosiones, un gran número de radicales causan una reacción masiva y violenta.
  • Fin de la reacción o tercera etapa. Se produce cuando se completa la oxidación de los radicales y se forman las moléculas estables que serán los productos de la combustión.

Ejemplos de combustión

motor de ejemplo de combustión
En el interior de los motores se produce una combustión que libera energía para el movimiento.

Estos son algunos ejemplos simples de combustión en la vida cotidiana:

  • La iluminación de un partido/partido. Este es el caso más emblemático de la combustión. Cuando la cabeza de fósforo (cubierta de fósforo y azufre) se raspa contra una superficie rugosa, se calienta por fricción y desencadena una combustión rápida, que a su vez produce una breve llama.
  • La ignición de una estufa de gas. Las cocinas domésticas funcionan mediante la combustión de un gas hidrocarburo, generalmente una mezcla de propano (C3h8) y butano (C4h10), que el equipo extrae de una tubería o contenedor. Puesto en contacto con el aire y equipado con una carga inicial de energía calórica (como la llama del piloto o la de un fósforo), el gas comienza su reacción; pero para mantener la llama encendida, se debe suministrar combustible en todo momento.
  • Cimientos sólidos y materia orgánica. La mayoría de las bases fuertes (hidróxidos) como la sosa cáustica, la potasa cáustica y otras sustancias con pH de base extrema generan reacciones de oxidación violentas al entrar en contacto con la materia orgánica. Esto significa que podemos quemarnos por contacto con estas sustancias e incluso iniciar incendios con ellas, ya que estas reacciones suelen ser muy exotérmicas.
  • Motores de combustión interna. Estos artefactos están presentes en automóviles, barcos y otros vehículos que funcionan con combustibles fósiles como el diesel, la gasolina o el queroseno. Son un ejemplo del uso de la combustión controlada. Se consumen hidrocarburos del combustible y se producen pequeñas explosiones que, dentro del sistema de pistón, se convierten en movimiento, produciendo también gases contaminantes, que se liberan a la atmósfera.

Seguir: Reacciones endotérmicas

Referencias: