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La combustione è una reazione di ossidazione che produce calore ed è quindi sempre esotermica. Tutte le reazioni chimiche prima rompono i legami e poi ne creano di nuovi per formare nuovi materiali. La rottura delle obbligazioni richiede energia mentre la creazione di nuove obbligazioni libera energia. Se l'energia liberata dai nuovi legami è maggiore dell'energia necessaria per rompere i legami originali, la reazione è esotermica.
Le reazioni di combustione comuni rompono i legami delle molecole di idrocarburi e i risultanti legami di acqua e anidride carbonica rilasciano sempre più energia di quella utilizzata per rompere i legami idrocarburici originali. Ecco perché la combustione di materiali costituiti principalmente da idrocarburi produce energia ed è esotermica.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
La combustione è una reazione di ossidazione esotermica, con materiali come gli idrocarburi che reagiscono con l'ossigeno per formare prodotti di combustione come acqua e anidride carbonica. I legami chimici degli idrocarburi si rompono e vengono sostituiti dai legami di acqua e anidride carbonica. La creazione di quest'ultimo rilascia più energia di quella necessaria per rompere il primo, quindi l'energia viene prodotta nel complesso. In molti casi è necessaria una piccola quantità di energia come il calore per rompere alcuni dei legami idrocarburici, consentendo la formazione di alcuni nuovi legami, il rilascio di energia e la reazione che si autosostengono.
Ossidazione
In termini generali, l'ossidazione è la parte di una reazione chimica in cui gli atomi o le molecole di una sostanza perdono elettroni. Normalmente è accompagnato da un processo chiamato riduzione. La riduzione è la seconda parte della reazione chimica in cui una sostanza guadagna elettroni. In una riduzione dell'ossidazione o reazione redox, gli elettroni vengono scambiati tra due sostanze.
L'ossidazione era originariamente utilizzata per reazioni chimiche in cui l'ossigeno si combinava con altri materiali e li ossidava. Quando il ferro viene ossidato, perde elettroni in ossigeno per formare ruggine o ossido di ferro. Due atomi di ferro perdono tre elettroni ciascuno e formano ioni ferrici con una carica positiva. Tre atomi di ossigeno ottengono due elettroni ciascuno e formano ioni di ossigeno con una carica negativa. Gli ioni caricati positivamente e negativamente sono attratti l'uno dall'altro e formano legami ionici, creando ossido di ferro, Fe2O3.
Le reazioni che non coinvolgono l'ossigeno sono anche chiamate ossidazione o reazioni redox fintanto che è presente il meccanismo di trasferimento degli elettroni. Ad esempio, quando carbonio e idrogeno si combinano per formare metano, CH4, gli atomi di idrogeno perdono ciascuno un elettrone per l'atomo di carbonio, che guadagna quattro elettroni. L'idrogeno viene ossidato mentre il carbonio viene ridotto.
Combustione
La combustione è un caso speciale di una reazione chimica di ossidazione in cui viene prodotto abbastanza calore per rendere la reazione autosufficiente, in altre parole, come un incendio. Gli incendi in generale devono essere avviati, ma bruciano da soli fino a esaurire il carburante.
In un incendio, materiali che contengono idrocarburi, come legno, propano o benzina, bruciano per produrre anidride carbonica e vapore acqueo. I legami idrocarburici devono prima essere rotti affinché l'idrogeno e gli atomi di carbonio si combinino con l'ossigeno. Accendere un fuoco significa fornire l'energia iniziale, sotto forma di una fiamma o di una scintilla, per rompere alcuni dei legami idrocarburici.
Una volta che l'energia iniziale iniziale provoca legami rotti e libero idrogeno e carbonio, gli atomi reagiscono con l'ossigeno nell'aria formando anidride carbonica, CO2e vapore acqueo, H2O. L'energia liberata dalla formazione di questi nuovi legami riscalda gli idrocarburi rimanenti e rompe più legami. A questo punto il fuoco continuerà a bruciare. La risultante reazione di combustione è altamente esotermica, con la quantità esatta di calore emessa a seconda del combustibile e della quantità di energia necessaria per rompere i suoi legami.