تفاعل احتراق هو نوع من التفاعلات الكيميائية بين مادتين ينتج عنهما انبعاثات في صورة غازية مع أكسجين كما يرافق ذلك لهب ، إذ يمكن تطبيق ذلك في الكثير من المجالات في الحياة اليومية مثل احتراق أعواد الثقاب أو الألعاب النارية ، وسوف نوضح عبر مجلة البرونزية المزيد من المعلومات التفصيلية ، فتابعونا.
محتويات المقال
تفاعل مركب مع فلز يسمى تفاعل احتراق
نعم أن تفاعل مركب مع فلز يسمى تفاعل احتراق ، إذ يعتبر تفاعل الاحتراق من أهم أنواع التفاعلات الأكثر أهمية في الحياة العملية ، ويرجع ذلك إلى أن الاحتراق هو الوسيلة التي من خلالها يتم الحصول على الطاقة للكثير من المجالات الحياتية مثل الصناعة ، إذ أنه عملية تحدث بين مادة قابلة للاشتعال مع مادة قابلة للأكسدة.
توضح القواعد الخاصة بتفاعلات الاحتراق بأنه تفاعلات أكسدة قوة طاردة للحرارة بين مادة قابلة للأكسدة وبين مواد تحتوي على كربون ، وفي الغالب يتم استعمال الوقود في العديد من العمليات الحيوية.
بناءً على ذلك يكون الناتج النهائي لتفاعل الاحتراق متمثل في الوقود المؤكسد ، ودائما يتحرر من تلك العملية التفاعلية على صورة غازية (الدخان) ، ومن غير المتوقع أن يرافق تفاعلات الاحتراق ألسنة اللهب الأمر الذي يوضح أن ليس شرط أن جمع التفاعلات الخاصة بالاحتراق تؤدي في النهاية إلى اشتعال الحريق.
عادة يكون الاحتراق بين أحدى المركبات الهيدروكربونية وبين مادة كيميائية تحتوي على الأكسجين (مثل أكسيد فلز معين) الأمر الذي يترتب عليه التفاعل مع المادة الهيدروكربونية ، على أن يشترط لاكتمال عمليات التفاعلات أن تكون درجة الحرارة عالية أو مرتفعة.
تفسير حدوث تفاعل احتراق
يكون التفاعل تفاعل احتراق عند تصبح درجات الحرارة مرتفعة ، إذ يمكن تفسير ذلك بأن تفاعل الاحتراق هو ناتج عن تفاعل بين أكسيد الفلز وأحد المركبات على أن يكون ذلك المركب من مادة غير هيدروكربونية في نفس الوقت يعتبر مادة قابلة للأكسدة مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة من خلال تفاعل طارد للحرارة.
يشترط في تفاعل الاحتراق ارتفاع درجات الجرارة لأن التفاعل يكون ناتج عن ماض للحرارة في بادي الأمر على ان يحدث بعد ذلك طرد للحرارة كما يحدث في الحالات المتعلقة بحرق الأخشاب أو حرق الوقود ، ونظراً لأن الوقود الصلب مثل (الخشب – الفحم) يخضع إلى انحلال حراري ماص للحرارة في بادي الأمر بشكل يؤدي إلى إنشاء وقود غازي ، على أن يحدث بعد عملية احتراق الوقود الغازي توفير للطاقة المهمة للحصول على المزيد من عمليات الاحتراق ، الأمر الذي يثبت أنه طارد للحرارة ما يسبب القدرة على الاشتعال.
يتم اعتبار تفاعل الاحتراق من تفاعل الأكسدة في بعض الأحيان ، إذ يرجع ذلك إلى أن عملية الاحتراق تشترط وجود الأكسجين بصورة رئيسية باعتباره الغاز الوحيد الذي يدعم عملية الاحتراق ، ودائماً يحدث تفاعل الاحتراق عندما يحدث تفاعل بين الأكسجين وبين مادة ما مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق الطاقة مثل احتراق الميثان مع الأكسجين الأمر الذي يؤدي إلى إطلاق كلاً من الماء وثاني أكسيد الكربون والحرارة .
تظهر عملية الأكسدة من خلال تكوين ثاني أكسيد الكربون على أن تحدث عملية الاحتراق في وجود الأكسجين بصورة أساسية سواء بكميات قليلة أو كميات كبيرة ، وبناءً على ذلك هناك اختلاف في أنواع عملية الاحتراق.
أشهر تفاعلات الاحتراق
أشهر أنواع تفاعلات الاحتراق تتعلق بتحويل الهيدروجين والأكسجين إلى بخار الماء ، إذ تعتبر من العمليات الأكثر استخدام في تشغيل محركات الصواريخ على أن يتم استعمال الهيدروجين باعتباره وقود .
كما يتم استعمال الأكسجين كعامل مؤكسد على أن يتم إطلاق نسبة لا تقل عن 242 كيلو جول من الحرارة لكل مول من الوقود القابل للاحتراق ، وبهذا يتم استعمال الهيدروجين على أنه وقود لسفن الفضاء أو وقود للصواريخ باعتباره مصدر نظيف من مصادر الطاقة لا ينطوي على تلوث للبيئة على عكس عمليات الاحتراق الوقود الحفري الذي يتم الاعتماد عليه بشكل أساسي في المصانع.
أنواع تفاعلات الاحتراق
هناك نوعان من أنواع تفاعلات الاحتراق هما (تفاعل احتراق كامل – تفاعل احتراق غير كامل) يتم تصنيف ذلك بناءً على كمية الأكسجين الموجودة في عملية التفاعل مما يترتب عليه رد فعل معين من تفاعل الاحتراق ، وقد يكون الأكسجين في عملية التفاعل من العلاف الجوي أو مرتبط بالفلز ، وسوف نوضح ذلك.
تفاعل احتراق كامل
تفاعل احتراق كامل هو نوع من تفاعلات الاحتراق الناتجة عن وجود الأكسجين بكميات كافية لحدوث عملية الاحتراق لجميع إجزاء المادة الموجودة مع الأكسجين ، كما يطلق على ذلك النوع من تفاعل الاحتراق اسم (تفاعل الاحتراق النظيف – تفاعل الأكسدة الكاملة للوقود) ، وعادة يكون من خلال مادة هيدروكربونية على أن يتم تحرير ثاني أكسيد الكربون والماء فقط من خلال تلك التفاعلات.
يمكن تطبيق ذلك في الحياة اليومية على احتراق الشمع كضمن أمثلة تفاعلات الاحتراق النظيفة ، إذ يكون الشمع هو مادة هيدروكربونية تتعرض للاحتراق النظيف من اجل تصنيع كميات ضئيلة من الماء مع ثاني أكسيد الكروبن ، ولا يمكن ملاحظة أي منتجات ثانوية كالرماد خلال احتراق الشمعة ، إذ أنه تفاعل نظيف طارد للحرارة بدرجة مرتفعة مما يترتب عليه إنتاج الطاقة بكميات كافية بواسطة اللهب الأزرق.
تفاعل احتراق غير كامل
تفاعل احتراق غير كامل يحدث من خلال توافر كمية محدودة من الأكسجين من أجل حرق جميع أجزاء المادة الموجودة مع الأكسجين على أن يكون ذلك التفاعل للاحتراق من نوع من التفاعلات الغير نظيفة حيث يرجع السبب إلى أن المنتج النهائي لتفاعل الاحتراق الغير كامل تشتمل على الرماد والسخام ، كما يتم تصنيع غاز أول أكسيد الكربون (غاز قوي السمية) كضمن منتجات التفاعل.
يمكن تطبيق ذلك في الحياة اليومية للاحتراق غير كامل على حرق الوقود الحفري وحرق الأخشاب ، إذ أنه تفاعل غير طارد للحرارة بواسطة استعمال اللهب الأصفر.
تطبيق تفاعل الاحتراق
يمكن تطبيق تفاعلات الاحتراق في الحياة اليومية بصوة كبيرة في عدد من الأنشطة مثل (احتراق أعواد الثقاب – احتراق البترول – محركات السيارات – الألعاب النارية) وسوف نوضح ذلك:
احتراق أعواد الثقاب
تعتبر احتراق أعواد الثقاب أشهر التطبيقات اليومية في تفاعلات الاحتراق بحيث تعتمد بصورة أساسية على التفاعل بين تسخين الفسفور الأحمر الموجود في طرف عود الثقاب الذي يحدث عند تلامسه مع سطح خشن الأمر الذي يؤدي إلى تفاعل احتراق بين الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي وبين الفوسفور ، وذلك يؤدي إلى إنتاج الطاقة وعليه يحدث اشتغال للنار في عود الثقاب.
احتراق البترول
هناك عدد من المناطق تستعمل حتى الوقت الحالي البترول باعتباره مصدر للوقود يستعمل لطهي الطعام حيث يحدث تفاعل الاحتراق من خلال احتراق وقود غاز البترول المسال في موقد الطعام للطهي ، وعليه يحدث تفاعل احتراق بين غاز البترول المسال وبين غاز الأكسجين المنتشر في الغلاف الجوي.
نظراً لأن غاز البترول المسال مادة قابلة للأكسدة فأنها تتفاعل مع الأكسجين باعتباره مادة قابلة للاشتعال مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة وحدوث عملية الاحتراق المستخدمة في طهي الطعام .
محركات السيارات
تعتمد محركات السيارات على الوقود الحفري مثل البترول باعتباره مصدر للطاقة ، إذ تعمل السيارة أو غيرها من وسائل النقل عن طريقة تفاعل احتراق للوقود المستخدم مثل (البنزين – الديزل) مع الأكسجين المنتشر في الهواء الجوي الأمر الذي يؤدي إلى إنتاج الطاقة لعمل السيارة وغيرها من وسائل النقل.
الألعاب النارية
الألعاب النارية شكلاً من أشكال تفاعل الاحتراق في الحياة اليومية حيث ينتج عن تفاعل بين الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي وبين المواد المكونة للألعاب النارية الأمر الذي يؤدي لحدوث اشتعال أو احتراق ، كما يحدث تفاعلات للأكسدة وتفاعلات للاختزال يترتب عليها دمج أيونات معينة في الوقود الأمر الذي يضفي على اللهب لون مما يعطي للألعاب النازية اللون والمظهر والشكل المميز.
