Quais são os diferentes tipos de produtos de combustão?
A combustão, definida como a rápida oxidação de uma substância acompanhada por uma alta temperatura e geralmente uma chama, pode produzir vários produtos diferentes, dependendo dos materiais disponíveis na reação. Os produtos de combustão limpa entre um hidrocarboneto e oxigênio são dióxido de carbono (CO 2 ), água (H 2 O) e energia. Combustão incompleta, suja ou parcial também pode formar monóxido de carbono (CO), carbono livre ou fuligem, óxidos de nitrogênio, cianeto de hidrogênio (HCN) e amônia (NH 3 ).
Os produtos de combustão da combustão limpa incluem CO 2 , H2O e energia. Nenhum outro gás ou particulado sólido é formado como produto de combustão nesse tipo de reação. A seguinte reação equilibrada é a do propano, que é um alcano, reagindo com oxigênio:
C 3 H 8 + 5 O 2 → 3 CO 2 + 4 H 2 O
Quando uma reação de combustão ocorre em um ambiente sem oxigênio, diferentes produtos de combustão podem ser produzidos. Carbono livre, mais comumente conhecido como fuligem, e monóxido de carbono são produzidos junto com CO 2 , H2O e energia. A formação de fuligem como produto de combustão é a razão pela qual a combustão incompleta também é conhecida como combustão suja. Na indústria química, os gaseificadores queimam materiais inflamáveis em ambientes carentes de oxigênio para produzir gás de síntese, que consiste em hidrogênio e monóxido de carbono. Fora das indústrias químicas, a combustão incompleta geralmente ocorre em motores de combustão interna e fornos com pouca ventilação.
O oxigênio do ar é a fonte mais comum de oxigênio para a maioria das reações de combustão. No entanto, o ar é composto principalmente de nitrogênio e, durante a combustão, o nitrogênio é capaz de produzir vários de seus próprios produtos de combustão. Gases de óxido de nitrogênio, geralmente chamados de gases NOX, podem ser formados em uma reação de combustão. O gás NOX mais comum é o dióxido de nitrogênio tóxico (NO 2 ). Amônia (NH3) e o cianeto de hidrogênio letal (HCN) também podem ser formados.
Halogênios, enxofre e fósforo também podem produzir seus próprios produtos de combustão. Halogênios como o cloro podem reagir com o hidrogênio dos radicais livres para formar produtos químicos como o cloreto de hidrogênio (HCl). O enxofre pode produzir substâncias químicas tóxicas e com odor desagradável, dióxido de enxofre (SO 2 ) e sulfeto de hidrogênio (H2). Quando o fósforo está presente em uma reação de combustão, ele produz pentóxido de fósforo (P2O5) como um particulado sólido branco.
A tendência de um combustível de hidrocarboneto para favorecer produtos de combustão limpos ou sujos pode ser estimada examinando o potencial de saída de calor da reação e a energia necessária para iniciar a reação. Aumentar o potencial de produção de calor aumenta a tendência do combustível sofrer combustão incompleta. O propano, que não requer muita energia para iniciar a combustão, tende a queimar de maneira limpa. Compostos aromáticos como benzeno e tolueno, por outro lado, tendem a produzir muita fuligem quando queimados.