Quali sono i diversi tipi di prodotti di combustione?
La combustione, definita come la rapida ossidazione di una sostanza accompagnata da una temperatura elevata e generalmente una fiamma, può produrre un numero di prodotti diversi, a seconda dei materiali disponibili nella reazione. I prodotti della combustione pulita tra un idrocarburo e l'ossigeno sono l'anidride carbonica (CO 2 ), l'acqua (H 2 O) e l'energia. La combustione incompleta, sporca o parziale può anche formare monossido di carbonio (CO), carbonio libero o fuliggine, ossidi di azoto, acido cianidrico (HCN) e ammoniaca (NH 3 ).
I prodotti della combustione di combustione pulita comprendono CO 2 , H 2 O ed energia. Nessun altro gas o particolato solido si forma come prodotti di combustione in questo tipo di reazione. La seguente reazione equilibrata è quella del propano, che è un alcano, che reagisce con l'ossigeno:
C 3 H 8 + 5 O 2 → 3 CO 2 + 4 H 2 O
Quando si verifica una reazione di combustione in un ambiente privo di ossigeno, possono essere prodotti diversi prodotti di combustione. Il carbonio libero, più comunemente noto come fuliggine, e il monossido di carbonio vengono prodotti insieme a CO 2 , H 2 O ed energia. La formazione di fuliggine come prodotto di combustione è il motivo per cui la combustione incompleta è anche nota come combustione sporca. Nell'industria chimica, i gassificatori bruciano materiali infiammabili in ambienti privi di ossigeno per produrre gas di sintesi, che è costituito da idrogeno e monossido di carbonio. Al di fuori delle industrie chimiche, la combustione incompleta si verifica spesso nei motori a combustione interna e nei forni scarsamente ventilati.
L'ossigeno dall'aria è la fonte di ossigeno più comune per la maggior parte delle reazioni di combustione. L'aria è per lo più composta da azoto, tuttavia, e durante la combustione, l'azoto è in grado di produrre una serie di propri prodotti di combustione. I gas di ossido di azoto, spesso indicati come gas NOX, possono formarsi in una reazione di combustione. Il gas NOX più comune è il biossido di azoto tossico (NO 2 ). Si possono anche formare ammoniaca (NH 3 ) e acido cianidrico letale (HCN).
Anche alogeni, zolfo e fosforo possono produrre i propri prodotti di combustione. Gli alogeni come il cloro possono reagire con l'idrogeno a radicali liberi formando sostanze chimiche come l'acido cloridrico (HCl). Lo zolfo può produrre sostanze chimiche tossiche e maleodoranti anidride solforosa (SO 2 ) e idrogeno solforato (H 2 ). Quando il fosforo è presente in una reazione di combustione, produce pentossido di fosforo (P 2 O 5 ) come particolato solido bianco.
La tendenza di un combustibile idrocarburico a favorire prodotti di combustione puliti o sporchi può essere stimata esaminando il potenziale di emissione di calore della reazione e l'energia necessaria per iniziare la reazione. Aumentando il potenziale di produzione di calore aumenta la tendenza del combustibile a subire una combustione incompleta. Il propano, che non richiede molta energia per iniziare la combustione, tende a bruciare in modo pulito. I composti aromatici come benzene e toluene, d'altra parte, tendono a produrre molta fuliggine se bruciati.