Combustión
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Combustión

La Combustión es una reacción química en la que materia orgánica se va descomponiendo, con emisión de Óxidos de Carbono (CO, CO2), Agua (H2O) y una gran cantidad de Calor.

Es una de las reacciones químicas de mayor utilidad (si no la más importante) a niveles doméstico e industrial, ya que permite aprovechar su emisión de calor para cocer alimentos, hornear pasteles y generar vapor, por ejemplo.

Uso de la combustión a nivel doméstico e industrial

Factores de la Combustión

Generalmente, la reacción de Combustión requiere de tres factores principales para comenzar y mantenerse: Iniciador, Combustible y Comburente.

1. Iniciador

La combustión requiere de una chispa o una aportación de calor para que la materia comience esta reacción. Al recibirse esta chispa, que usualmente viene de una fuente eléctrica, la materia comenzará su degradación. La reacción se manifestará como una llama que será luminosa, dependiendo de la materia en combustión. Esta llama portará el calor emitido por la reacción.

2. Combustible

s la materia que se someterá a la reacción de la combustión. Se trata de materia orgánica, constituida por una gran proporción de Carbono e Hidrógeno. Al iniciar la reacción, el Combustible comenzará a reaccionar con el Oxígeno que hay en el ambiente, transformándose en Dióxido de Carbono CO2 y Agua H2O. Es este el momento en que se emite el calor. Un ejemplo de reacción de combustión es la del Metano CH4, el hidrocarburo más sencillo:

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

3. Comburente

El Comburente es la sustancia que transformará químicamente al Combustible. Es el Oxigeno presente en el ambiente, o en el aire que se inyecte al sistema de combustión. Como se aprecia en la reacción, 1 mol de Metano CH4 requiere 2 moles de Oxigeno diatómico para producir 1 mol de Dióxido de Carbono CO2 y 2 moles de Agua H2O.

 CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

Esta es la Estequiometria ideal, y la manera en la que se desearía que sucediera una reacción de combustión, pero por intervenciones de la realidad no ocurre así, por lo que siempre se recurre a añadir a la reacción un Comburente en exceso; Oxigeno en exceso.

Aire en exceso

El Comburente Oxigeno está presente en el aire, una mezcla de gases. Al suministrarse al sistema en el que está ocurriendo la combustión, reaccionará con la materia orgánica.

Para que se desarrolle la reacción, se introducirá una cantidad de Oxigeno que vaya de acuerdo con la cantidad de Combustible, según lo indique la ecuación de la reacción.

Si continuamos con el ejemplo de la combustión del Metano:

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

Se necesitarán 2 moles de Oxigeno por cada 1 mol de Metano. Siendo que el aire tiene 20.94% en mol de Oxigeno, se agregarán los moles necesarios de aire para cubrir esos 2 moles de Oxigeno de la ecuación.

Como ya se ha mencionado, la reacción nunca ocurre tal cual se plantea en la ecuación escrita, sino que a veces no se alcanza a consumir el combustible y queda aún materia sin reaccionar. Incluso, puede quedar Oxigeno libre y sin participar.

Es por eso que se añade Aire en exceso, para generar una situación de Oxigeno en exceso. Esto permitirá asegurar que se pueda llegar a una reacción mejor terminada.

El Oxígeno en exceso se puede establecer en un porcentaje con respecto a los moles de Oxigeno estequiométricos.

Por ejemplo: 50% en exceso de Oxigeno representa a los 2 moles de la ecuación más el 50% de ellos: (50%*2 = 1 mol más). De manera que en una reacción con 50% de exceso de Oxigeno se agregarán 3 moles de Oxigeno O2 por cada 1 mol de Metano CH4.

Combustión Completa e incompleta

Cuando una combustión obedece en su totalidad a la reacción que produce Dióxido de Carbono (CO2), se dice que ha ocurrido una Combustión Completa.

Sin embargo, esa es la condición ideal y es muy difícil que ocurra tal cual. En los casos reales, además de Dióxido de Carbono (CO2) se produce Monóxido de Carbono (CO), que es una forma menor de Oxido de Carbono. Una mezcla de ambos es la que se genera usualmente.

A este último tipo de reacción en la que también se produce Monóxido de Carbono (CO) se le llama Combustión incompleta.

Para el ejemplo de la combustión del metano, el proceso de combustión incompleta se describe como sigue:

CH4 + 3/2 O2 --> CO + 2H2O

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

Ambas reacciones suceden al mismo tiempo, por lo que se generarán cantidades de Dióxido (CO2), Monóxido (CO) y Agua (H2O).

La combustión real es incompleta

Ejemplos de Combustión

Combustión completa del Metano CH4:

CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

Combustión incompleta del Metano CH4:

CH4 + 3/2 O2 --> CO + 2H2O

Combustión completa del Etano C2H6:

C2H6 + 7/2 O2 --> 2CO2 + 3H2O

Combustión incompleta del Etano C2H6:

C2H6 + 5/2 O2 --> 2CO + 3H2O

Combustión completa del Propano C3H8:

C3H8 + 5O2 --> 3CO2 + 4H2O

Combustión incompleta del Propano C3H8:

C3H8 + 7/2 O2 --> 3CO + 4H2O

Combustión completa del Butano C4H10:

C4H10 + 13/2 O2 --> 4CO2 + 5H2O

Combustión incompleta del Butano C4H10:

C4H10 + 9/2 O2 --> 4CO + 5H2O

Combustión completa del Pentano C5H12:

C5H12 + 8O2 --> 5CO2 + 6H2O

Combustión incompleta del Pentano C5H12:

C5H12 + 11/2 O2 --> 5CO + 6H2O

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Por : Morris

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