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Die Verbrennung ist eine Oxidationsreaktion, die Wärme erzeugt und daher immer exotherm ist. Alle chemischen Reaktionen brechen zuerst die Bindungen und bilden dann neue Materialien. Das Brechen von Bindungen kostet Energie, während das Bilden neuer Bindungen Energie freisetzt. Wenn die Energie, die durch die neuen Bindungen freigesetzt wird, größer ist als die Energie, die zum Aufbrechen der ursprünglichen Bindungen benötigt wird, ist die Reaktion exotherm.
Durch übliche Verbrennungsreaktionen werden die Bindungen von Kohlenwasserstoffmolekülen aufgebrochen, und die resultierenden Wasser- und Kohlendioxidbindungen setzen immer mehr Energie frei, als zum Aufbrechen der ursprünglichen Kohlenwasserstoffbindungen verwendet wurde. Deshalb erzeugt das Verbrennen von Materialien, die hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen bestehen, Energie und ist exotherm.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Verbrennung ist eine exotherme Oxidationsreaktion, bei der Materialien wie Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff reagieren, um Verbrennungsprodukte wie Wasser und Kohlendioxid zu bilden. Die chemischen Bindungen der Kohlenwasserstoffe brechen und werden durch die Bindungen von Wasser und Kohlendioxid ersetzt. Die Erzeugung der letzteren setzt mehr Energie frei, als zum Brechen der ersteren erforderlich ist, so dass insgesamt Energie erzeugt wird. In vielen Fällen ist eine geringe Menge an Energie wie Wärme erforderlich, um einige der Kohlenwasserstoffbindungen aufzubrechen, wodurch sich neue Bindungen bilden, Energie freigesetzt wird und die Reaktion sich selbst aufrechterhält.
Oxidation
Im Allgemeinen ist Oxidation der Teil einer chemischen Reaktion, bei der die Atome oder Moleküle einer Substanz Elektronen verlieren. Es wird normalerweise von einem Prozess begleitet, der als Reduktion bezeichnet wird. Die Reduktion ist der zweite Teil der chemischen Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen gewinnt. Bei einer Oxidations-Reduktions- oder Redoxreaktion werden Elektronen zwischen zwei Substanzen ausgetauscht.
Die Oxidation wurde ursprünglich für chemische Reaktionen verwendet, bei denen sich Sauerstoff mit anderen Materialien vereinigte und diese oxidierte. Wenn Eisen oxidiert wird, verliert es Elektronen an Sauerstoff, um Rost oder Eisenoxid zu bilden. Zwei Eisenatome verlieren jeweils drei Elektronen und bilden positiv geladene Eisenionen. Drei Sauerstoffatome gewinnen jeweils zwei Elektronen und bilden negativ geladene Sauerstoffionen. Die positiv und negativ geladenen Ionen werden voneinander angezogen und bilden Ionenbindungen, wodurch Eisenoxid, Fe, entsteht2O3.
Reaktionen, an denen kein Sauerstoff beteiligt ist, werden auch Oxidations- oder Redoxreaktionen genannt, solange der Mechanismus des Elektronentransfers vorliegt. Wenn sich beispielsweise Kohlenstoff und Wasserstoff unter Bildung von Methan verbinden, wird CH4verlieren die Wasserstoffatome jeweils ein Elektron an das Kohlenstoffatom, das vier Elektronen gewinnt. Wasserstoff wird oxidiert, während Kohlenstoff reduziert wird.
Verbrennung
Die Verbrennung ist ein Sonderfall einer chemischen Oxidationsreaktion, bei der genügend Wärme erzeugt wird, um die Reaktion selbsttragend, dh als Feuer, zu machen. Brände müssen im Allgemeinen gestartet werden, aber sie brennen von selbst, bis ihnen der Treibstoff ausgeht.
Bei einem Brand verbrennen Materialien, die Kohlenwasserstoffe wie Holz, Propan oder Benzin enthalten, um Kohlendioxid und Wasserdampf zu erzeugen. Die Kohlenwasserstoffbindungen müssen zuerst aufgebrochen werden, damit sich Wasserstoff und Kohlenstoffatome mit Sauerstoff verbinden können. Ein Feuer zu entfachen bedeutet, die Anfangsenergie in Form einer Flamme oder eines Funkens bereitzustellen, um einige der Kohlenwasserstoffbindungen aufzubrechen.
Sobald die anfängliche Startenergie zu gebrochenen Bindungen und freiem Wasserstoff und Kohlenstoff führt, reagieren die Atome mit Luftsauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid, CO2und Wasserdampf, H2O. Die Energie, die durch die Bildung dieser neuen Bindungen freigesetzt wird, erwärmt die verbleibenden Kohlenwasserstoffe und bricht mehr Bindungen. An diesem Punkt brennt das Feuer weiter. Die entstehende Verbrennungsreaktion ist stark exotherm, wobei die genaue abgegebene Wärmemenge vom Brennstoff und von der Energie abhängt, die zum Aufbrechen der Bindungen benötigt wird.