Wat zijn de verschillende soorten verbrandingsproducten?
Verbranding, gedefinieerd als de snelle oxidatie van een stof vergezeld van een hoge temperatuur en meestal een vlam, kan een aantal verschillende producten produceren, afhankelijk van de beschikbare materialen in de reactie. De producten van schone verbranding tussen een koolwaterstof en zuurstof zijn koolstofdioxide (CO 2 ), water (H 2 O) en energie. Onvolledige, vuile of gedeeltelijke verbranding kan ook koolmonoxide (CO), vrije koolstof of roet, stikstofoxiden, waterstofcyanide (HCN) en ammoniak (NH 3 ) vormen.
De verbrandingsproducten van schone verbranding omvatten CO 2 , H 2 O en energie. Bij dit type reactie worden geen andere gassen of vaste deeltjes gevormd als verbrandingsproducten. De volgende evenwichtige reactie is die van propaan, een alkaan dat reageert met zuurstof:
C 3 H 8 + 5 O 2 - 3 CO 2 + 4 H 2 O
Wanneer een verbrandingsreactie plaatsvindt in een zuurstofarme omgeving, kunnen verschillende verbrandingsproducten worden gemaakt. Vrije koolstof, beter bekend als roet, en koolmonoxide worden samen met CO 2 , H 2 O en energie geproduceerd. De vorming van roet als verbrandingsproduct is de reden waarom onvolledige verbranding ook bekend staat als vuile verbranding. In de chemische industrie verbranden vergassers brandbare materialen in zuurstofarme omgevingen om synthesegas te produceren, dat bestaat uit waterstof en koolmonoxide. Buiten de chemische industrie treedt onvolledige verbranding vaak op in verbrandingsmotoren en slecht geventileerde ovens.
Zuurstof uit de lucht is de meest voorkomende zuurstofbron voor de meeste verbrandingsreacties. Lucht bestaat echter meestal uit stikstof en tijdens verbranding kan stikstof een aantal eigen verbrandingsproducten produceren. Stikstofoxidegassen, vaak NOX-gassen genoemd, kunnen worden gevormd in een verbrandingsreactie. Het meest voorkomende NOX-gas is het giftige stikstofdioxide (NO 2 ). Ammoniak (NH3) en het dodelijke waterstofcyanide (HCN) kunnen ook worden gevormd.
Halogenen, zwavel en fosfor kunnen ook hun eigen verbrandingsproducten produceren. Halogenen zoals chloor kunnen reageren met vrije radicalen om chemicaliën te vormen zoals waterstofchloride (HCl). Zwavel kan de giftige en stinkende chemicaliën zwaveldioxide (SO 2 ) en waterstofsulfide (H2) produceren. Wanneer fosfor aanwezig is in een verbrandingsreactie, produceert het fosforpentoxide (P205) als een witte vaste stof.
De neiging van een koolwaterstofbrandstof om schone of vuile verbrandingsproducten te begunstigen, kan worden geschat door de warmte-uitvoerpotentiaal van de reactie en de energie die nodig is om de reactie te initiëren te onderzoeken. Het verhogen van het potentieel voor warmteafgifte verhoogt de neiging van de brandstof om onvolledige verbranding te ondergaan. Propaan, dat niet veel energie vereist om de verbranding te initiëren, heeft de neiging om schoon te branden. Aromatische verbindingen zoals benzeen en tolueen daarentegen produceren bij verbranding vaak veel roet.