Reação química que libera energia em forma de calor
A combustão é o nome utilizado para classificar a reação química exotérmica que ocorre entre um combustível, que pode ser uma substância líquida, sólida ou gasosa, e um comburente, que na maioria das vezes é um gás com oxigênio. Nesse fenômeno ocorre a liberação de energia em forma de calor, pois a energia total dos produtos é menor que a de seus reagentes. A combustão, no entanto, não ocorre na presença de apenas um regente, pois é preciso os dois para haver a reação.
Os combustíveis que causam a combustão podem ser sólidos, tais como papel, madeira, carvão; líquidos como o álcool, óleo diesel e gasolina; ou gasosos como o gás hidrogênio e o gás butano. Antes de ocorrer a combustão é necessário acontecer uma ignição, que é a energia mínima necessária para ocorrer a colisão entre os reagentes. Logo, a ignição é como se fosse uma faísca para fornecer a energia de ativação.
Nas reações de combustão, os combustíveis sofrem oxidação, pois perdem elétrons e seu Nox (número de oxidação) aumenta. Já o comburente, que é o oxigênio, sofre redução, pois ganha elétrons e o seu Nox diminui. Sendo assim, elas sofrem uma variação de oxirredução para a formação dos produtos.
A vela é um exemplo de combustão. (Foto: Pixabay)
Tipos de combustão
Existem dois tipos de combustão, quando o combustível é um composto orgânico. Elas são chamadas de completas e incompletas.
Combustão completa
Acontece quando a quantidade de oxigênio é o suficiente para consumir o combustível. Nesses casos, ocorre a produção do dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A combustão completa libera uma maio quantidade de calor e o Nox de carbono atinge o valor +4, que é seu máximo. Observe alguns exemplos:
Combustão completa do metano
Combustão completa do butano
Combustão completa do etanol (C2H6O)
Devido a crescente combustão de combustíveis fósseis, a exemplo do carvão e dos derivados do petróleo, a quantidade de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera aumentou muito, o que agrava o problema do aquecimento global em razão da intensificação do efeito estufa. Contudo, se ainda houver resíduos de enxofre no combustível, eles também sofrerão combustão, liberando para a atmosfera óxidos de enxofre:
Combustão incompleta
Na combustão incompleta, o oxigênio não é o suficiente para consumir completamente o combustível. Essa reação produz o monóxido de carbono (CO) e água ou a fuligem (C), ambas tóxicas para a saúde e meio ambiente. O Nox de carbono produzido pela reação de combustão incompleta atinge valores menores como o +1 e +2, apresentando menor liberação de calor. Elas acontecem da seguinte forma:
Combustão incompleta do metano:
Combustão de combustíveis fosseis
A combustão de combustíveis fosseis possui três fases distintas:
Fase de pré-aquecimento: é quando o combustível não queimado é esquentado até atingir o seu ponto de fulgor, após o seu ponto de combustão. Além disso, gases inflamáveis começam a ser envolvidos em um processo similar à destilação seca;
Fase de carvão ou fase sólida: acontece quando a saída de gases inflamáveis é muito pouca para a presença persistente de chama. Além disso, o combustível carbonizado queima lentamente, pois primeiro ele fica incandescente e depois continua a arder sem chama;
Fase de destilação ou fase gasosa: ocorre quando a mistura dos gases inflamáveis com o oxigênio sofre a ignição, ou seja, a energia é produzida em forma de calor e luz. Nessa fase, normalmente o fogo é visível;
Exemplos de combustão vistas no cotidiano:
•Queima de combustíveis (gasolina e etanol);
•Queima de combustíveis em indústrias;
•Queima do gás de cozinha;
•Queima de uma fogueira e etc.
Combustão de combustíveis líquidos
A combustão que usa um combustível líquido como substância ocorre de forma gasosa. Assim, o que queima é o vapor e não o líquido. Portanto, o líquido inflamável só irá pegar fogo quando atingir um nível elevado de temperatura, atingindo o seu ponto de fulgor. Por outro lado, como essa temperatura abaixo do nível, o líquido não irá evaporar rápido a ponto de sustentar o fogo, caso a fonte de ignição seja removida.
Entalpia de combustão
A entalpia ou calor de combustão consiste na liberação de energia por meio da queima de 1 mol de 1 mol de qualquer substância, em estado padrão, com um temperatura de 25° e pressão de 1 atm.
A variação da entalpia será sempre negativa devido as reações de combustão serem exotérmicas. Pois, nesses caso, a energia dos reagentes é sempre maior que a dos produtos.