De belangrijkste essentie van een verbrandingsreactie is dat er O-zuurstof bij betrokken is en dat het een exotherme reactie is. Bij verbrandingsreacties komt energie vrij in de vorm van warmte en licht. Houd er rekening mee dat het nodig is voor een verbrandingsreactie voor zuurstof (O2). De hoeveelheid zuurstof die in de reactie aanwezig is, kan echter variëren afhankelijk van de andere reactanten en andere omgevingsfactoren.
Een voorbeeld van een verbrandingsreactie met propaan en zuurstof is als volgt:
C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(g)
Verbrandingsreacties kunnen van twee soorten zijn, afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof die beschikbaar is voor de reactie.
Volledige verbranding versus onvolledige verbranding
Het verschil tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding is de hoeveelheid zuurstof die ervoor beschikbaar is. Als de hoeveelheid voldoende of meer is, is het een reactie van volledige verbranding en als het minder is, is het een reactie van onvolledige verbranding.
Wanneer er voldoende of een overvloedige hoeveelheid zuurstof beschikbaar is tijdens het verbrandingsproces, staat de reactie bekend als een volledige verbrandingsreactie. Meestal vindt deze reactie plaats met een blauwe vlam zonder rook.
Wanneer de hoeveelheid zuurstof onvoldoende is voor het verbrandingsproces, staat de reactie bekend als een onvolledige verbrandingsreactie. Deze reactie gaat meestal gepaard met een gele roetvlam.
Vergelijkingstabel tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding
| Parameters van vergelijking: | Volledige verbranding | Onvolledige verbranding |
| Definitie | De verbrandingsreactie die plaatsvindt in aanwezigheid van een voldoende of overvloedige hoeveelheid zuurstof. Ook wel complete verbranding genoemd. | De verbrandingsreactie die plaatsvindt in aanwezigheid van onvoldoende zuurstof. |
| Vlamtype | Blauw | Geel |
| Rook-type | Geen rook | Roetachtig |
| Producten | Produceert meestal CO2 (Kooldioxide) als primair product. | Produceert meestal CO (koolmonoxide) als primair product. |
| Energie productie | Produceert meer energie in vergelijking met onvolledige verbranding bij verbranding van dezelfde reactanten. | Produceert minder energie in vergelijking met volledige verbranding bij verbranding van dezelfde reactanten. |
Wat is volledige verbranding?
Volledige verbranding is het verbrandingsproces waarbij de hoeveelheid zuurstof die bij de relatie betrokken is voldoende of meer is dan nodig is. zuurstof speelt in dit geval de rol van oxidatiemiddel.
Gewoonlijk vinden deze reacties plaats met koolwaterstoffen aan de kant van de reactant als reductiemiddelen. Koolwaterstoffen en zuurstof reageren samen om water en koolstofdioxide te vormen. De andere producten die we uit deze reactie halen, zijn energie in de vorm van warmte en licht.
Aangezien de atmosfeer slechts 21% zuurstof bevat, is het een beetje moeilijk om gemakkelijk volledige verbranding te bereiken. Dit is de reden dat wanneer we dingen zoals hout, papier en soortgelijke andere items die koolwaterstoffen bevatten, we een gele vlam zien, wat een teken is van onvolledige verbranding, in plaats van een reactie van volledige verbranding.
Een paar voorbeelden van reacties bij volledige verbranding worden hieronder gegeven:
Volledige verbranding van methaan:
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
Methaan is hier het reductiemiddel dat reageert met zuurstof, het oxidatiemiddel. Dit geeft ons koolstofdioxide en waterstof als eindproducten. Het is waargenomen dat methaan 2 moleculen zuurstof gebruikt. Dat is de minimale hoeveelheid zuurstof die methaan nodig heeft.
Volledige verbranding van methanol:
2CH3OH(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g)
Net als bij het bovenstaande voorbeeld is ook hier methanol het reductiemiddel en zuurstof werkt als het oxidatiemiddel. Methanol is een complexere koolwaterstof en vereist daarom meer zuurstofmoleculen en produceert meer water en koolstofdioxide.
Volledige verbranding van een stof geeft de hoogst mogelijke hoeveelheid energie die kan worden geëxtraheerd. Dit komt omdat alle stof met succes wordt verbrand.
Dit type verbranding wordt ook wel 'schone verbranding' genoemd, omdat de producten die door deze verbranding worden gevormd, het milieu op geen enkele manier vervuilen of schaden, omdat het gewoon koolstofdioxide en water is.
Een veel voorkomend voorbeeld dat we zien van schone verbranding is de verbranding van LPG in onze huizen, omdat het meestal een helderblauwe vlam produceert en geen rook.
Wat is onvolledige verbranding?
Een onvolledige verbrandingsreactie is een reactie waarbij de hoeveelheid zuurstof die in de reactie aanwezig is onvoldoende is dan de benodigde hoeveelheid zuurstof die nodig is om de reactie volledig uit te voeren.
Net als bij volledige verbrandingsreacties spelen de reactanten dezelfde rol, waarbij zuurstof een oxidatiemiddel is en de koolwaterstoffen reductiemiddelen.
Dit type reactie is meestal ongewenst omdat er heel weinig energie vrijkomt in vergelijking met volledige reacties van dezelfde stoffen. Dit komt omdat de hele stof geen verbrandingsreactie ondergaat.
Deze reactie wordt voornamelijk gekenmerkt door een gele vlam met roetachtige rook. De primaire producten van deze reactie zijn water en koolmonoxide (CO). Dit is een zeer negatieve factor voor ons milieu, omdat koolmonoxide een verhoogde opwarming van de aarde veroorzaakt en de koolmonoxidedeeltjes in de lucht verschillende soorten luchtwegaandoeningen veroorzaken.
Wanneer huishoudelijke apparaten worden verbrand of vlam vatten, ondergaan ze een onvolledige verbrandingsreactie. Het giftige koolmonoxide dat daardoor ontstaat is kleur- en geurloos. Dat is gevaarlijk omdat het veel schade kan aanrichten, zelfs voordat het wordt gerealiseerd.
Enkele reactievoorbeelden van onvolledige verbranding zijn:
Onvolledige verbranding van propaan-LPG
2 C3H8 + 9 O2 → 4 CO2 + 2 CO + 8 H2O + warmte
Sommige mensen beweren misschien dat er koolstofdioxide aanwezig is aan de productzijde, en daarom zal dit een volledige verbrandingsreactie zijn. Er moet echter worden opgemerkt dat om deze reactie een volledige verbrandingsreactie te laten zijn, er geen enkel molecuul koolmonoxide mag zijn.
Een veel voorkomend voorbeeld van onvolledige verbranding is het verbranden van steenkool. Dit produceert veel roet en rook en veroorzaakt dus veel aantasting van het milieu. Dit is de reden waarom het gebruik van steenkool in een beperkte hoeveelheid wordt geprobeerd om de vervuilingsniveaus te verminderen.
Belangrijkste verschillen tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding
- Het belangrijkste verschil tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding is de hoeveelheid zuurstof. Als de hoeveelheid voldoende of meer is, zal het een volledige reactie zijn, en als het minder dan voldoende is, zal het een onvolledige reactie zijn.
- Volledige verbrandingsreacties worden meestal gekenmerkt door een blauwe en rookloze vlam. Onvolledige verbrandingsreacties worden gekenmerkt door een roetachtige, rokerige gele vlam.
- De producten van Volledige reactie omvatten voornamelijk kooldioxide (CO2) en water (H2O). Bij onvolledige reacties ontstaan koolmonoxide (CO) en water (H2O).
- De producten van een volledige verbrandingsreactie zijn milieuvriendelijk en veroorzaken geen vervuiling, terwijl de producten van een onvolledige verbrandingsreactie belangrijke verontreinigende stoffen zijn in de wereld van vandaag.
- Een volledige verbrandingsreactie produceert meer energie dan een onvolledige verbrandingsreactie met hetzelfde product. Dit komt omdat een volledige verbrandingsreactie het hele product gebruikt, terwijl onvolledige verbranding slechts een deel ervan gebruikt.
Gevolgtrekking
Verbrandingsreacties zijn een essentieel onderdeel van ons dagelijks leven en spelen een centrale rol in de natuur. Beide soorten verbrandingsreacties die hierboven zijn besproken, zijn belangrijk voor ons, hoewel een volledige verbrandingsreactie misschien meer de voorkeur lijkt te hebben dan onvolledige verbrandingsreacties, omdat ze ons de maximale hoeveelheid energie geven die mogelijk is zonder enige milieuvervuiling.
Het vermogen van een volledige verbrandingsreactie om geen milieutoxisch product te produceren, maar toch enorme hoeveelheden energie te geven, heeft zijn weg gevonden naar de auto-industrie. De verbrandingsreactie tussen waterstof en water om water te produceren is het belangrijkste principe achter waterstofauto's. Optimaal gebruik van brandstoffen en een goede verbranding kunnen bijdragen aan het redden van ons milieu.
