Combustão ou queima é uma reação química exotérmica entreuma substância (o combustível) e um gás (o comburente), geralment...
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número de subprodutos. No caso de queima de combustível em automóveis, essessubprodutos podem ser muito prejudiciais à saú...
A falta de oxigênio durante a combustão leva à chamada „combustãoincompleta‟ que produz monóxido de carbono (CO). Note que...
   Fase de pré-aquecimento, quando o combustível não queimado é    esquentado até o seu ponto de fulgor e depois para seu...
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Trabalho de quimica

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Trabalho de quimica

  1. 1. Combustão ou queima é uma reação química exotérmica entreuma substância (o combustível) e um gás (o comburente), geralmente ooxigênio, para liberarcalor e luz. Durante a reação de combustão são formados diversos produtos resultantes dacombinação dos átomos dos reagentes. No caso da queima em ar de hidrocarbonetos(metano, propano, gasolina, etanol, diesel, etc) são formadas centenas de compostos, porexemplo CO2, CO, H2O, H2, CH4, NOx, SOx, fuligem, etc, sendo que alguns desses compostossão os principais causadores do efeito estufa, da chuva ácida e de danos aos ciclosbiogeoquímicos do planeta.Os processos de combustão são responsáveis pela produção de cerca de 85 % da energia domundo, inclusive o Brasil, em transporte (carros, aviões, trens, navios, etc), usinastermelétricas, processos industriais, aquecimento doméstico, geradores, cozimento dealimentos e outros.Em uma reação estequiométrica ideal de um hidrocarboneto em ar são formadosapenas CO2 e H2O, sendo o N2 um inerte.De uma forma geral:CxHyOzNt + (x+y/4-z/2)[O2 + 3,76N2] → xCO2 + (y/2)H2O + (y/2)H2O + [t/2+3,76(x+y/4-z/2)]N2Exemplos:C2H5OH + 3 [O2+3,76N2] → 2CO2 + 3 H2O + 3.3,76N2 + calorCH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + calorCH2S + 6 F2 → CF4 + 2 HF + SF6 + calor Índice [esconder]1 Tipos de combustão o 1.1 Lenta o 1.2 Viva o 1.3 Explosão2 Combustão completa3 Combustão turbulenta4 Combustão incompleta5 Equação química6 combustão/respiração7 Fotossíntese8 Combustão de combustíveis líquidos9 Combustão de combustíveis sólidos10 Temperaturas para a combustão11 Análise por combustão12 Ver também
  2. 2. [editar]Tipos de combustão[editar]LentaQuando se produz a uma temperatura suficientemente baixa, isto é, inferior a 500 °C, nãohavendo, regra geral, emissão de luz. A oxidação de um metal (ferro, cobre, zinco, etc.) emcontacto com o ar úmido é um exemplo deste tipo de combustão. A combustão lenta é umaforma de queima que acontece a baixas temperaturas. A respiração celular e formação deferrugem são exemplos de combustões lentas.[editar]VivaÉ aquela em que se produz luz e, vulgarmente, designa-se por fogo. Neste caso, devido àmistura dos gases inflamados com o ar forma-se a chama. No caso dos sólidos, cujacombustão decorre à superfície, verifica-se a incandescência a partir da sua ignição e tambématravés da formação de brasas. Estas surgem quando o combustível já não liberta gasessuficientes para provocar chama. A combustão do carvão ilustra estes aspectos.[editar]ExplosãoCombustão resultado da mistura de gases ou partículas finamente divididas com o ar numapercentagem bem determinada – mistura explosiva ou detonante – propagando-se a umavelocidade superior a 340 m/s. Neste caso, a mistura tem de ocupar todo o espaço onde estácontida e, no momento da explosão, provoca uma elevação de temperatura ou de pressão oude ambas, simultaneamente, sobre todo o espaço confinante. Usamos como combustível agasolina,o etanol ou o diesel. Combustão é o processo de obtenção de energia.[editar]Combustão completaEm uma combustão completa, o reagente irá queimar no oxigênio, produzindo um númerolimitado de produtos e uma chama oxidante, azul. Quando um hidrocarboneto queima nooxigênio, a reação gerará apenas dióxido de carbono (CO2) e água. Quando elementoscomocarbono, nitrogênio, enxofre e ferro são queimados, o resultado será os óxidos maiscomuns. Carbono irá gerar o dióxido de carbono. Nitrogênio irá gerar o dióxido denitrogênio (NO2). Enxofre irá gerar dióxido de enxofre (SO2). Ferro irá gerar óxido de ferro(III) (Fe2O3). A combustão completa é normalmente impossível de atingir, a menos que areação ocorra em situações cuidadosamente controladas, como, por exemplo, em umlaboratório.[editar]Combustão turbulentaA combustão turbulenta é caracterizada por fluxos turbulentos. É a mais usada na indústria (ex:turbinas de gás, motores a diesel, etc.), pois a turbulência ajuda o combustível a se misturarcom o comburente.[editar]Combustão incompletaNa combustão incompleta não há o suprimento de oxigênio adequado para que ela ocorra deforma completa. O reagente irá queimar emoxigênio, mas poderá produzir inúmeros produtos.Quando um hidrocarboneto queima em oxigênio, a reação gerará dióxido de carbono,monóxidode carbono, água, e vários outros compostos como óxidos de nitrogênio, dependendo dacomposição do combustível. Também há liberação de átomos de carbono, sob a formade fuligem. A combustão incompleta é muito mais comum que a completa e produz um grande
  3. 3. número de subprodutos. No caso de queima de combustível em automóveis, essessubprodutos podem ser muito prejudiciais à saúde e ao meio ambiente, e ao seu carro.[editar]Equação químicaGeralmente, a equação química para queimar um hidrocarboneto (como o octano) comoxigênio é a seguinte: CxHy + (x + (y/4))O2 → xCO2 + (y/2)H2O Por exemplo, a queima de propano é: C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O A equação, em síntese, de uma hidrocarboneto é sempre a seguinte: Combustível + Oxigênio → Dióxido de carbono + Água + Calor A combustão é uma reação de uma substância (combustível) com o oxigênio (O2) (comburente) presente na atmosfera, com liberação de energia. A liberação ou consumo de energia durante uma reação é conhecida como variação da entalpia (ΔH), isto é, a quantidade de energia dos produtos da reação (Hp) menos a quantidade de energia dos reagentes da reação (Hr): ΔH = Hp - Hr Quando ΔH > 0 isto significa que a energia do(s) produto(s) é maior que a energia do(s) reagentes(s) e a reação é endotérmica, ou seja, absorve calor do meio ambiente. Quando ΔH < 0, isto significa que a energia do(s) reagente(s) é maior que a energia do(s) produto(s) e a reação é exotérmica, ou seja, libera calor para o meio ambiente, como no caso da combustão da gasolina, por exemplo. A respiração é um processo de combustão (“queima de alimentos”) que libera energia necessária para as atividades realizadas pelos organismos. É interessante notar que a reação inversa da respiração é a fotossíntese, que ocorre no cloroplasto das células vegetais, onde são necessários gás carbônico, água e energia (vinda da luz solar) para liberar oxigênio e produzir material orgânico (celulose, glicose, amido, etc.) utilizado no crescimento do vegetal. [editar]combustão/respiração C6H12O6(s) + 6 O2(g) ↔ 6 CO2(g) + 6 H2O (l) + energia [editar]Fotossíntese A gasolina possui enxofre (S), e o diesel, ainda mais. Hoje no Brasil existe um grande investimento por parte da Petrobras para diminuir a concentração de enxofre no diesel e assim torná-lo menos poluente. Portanto, combustíveis que tem enxofre, ao serem queimados produzem grandes quantidades de um gás bastante tóxico e corrosivo, responsável por acidificar a atmosfera, o dióxido de enxofre (SO2). Já o álcool é um combustível que não apresenta enxofre e portanto não produz o dióxido de enxofre. S(s)+ O2(g ) → SO2(g)
  4. 4. A falta de oxigênio durante a combustão leva à chamada „combustãoincompleta‟ que produz monóxido de carbono (CO). Note que o CO tem umoxigênio a menos que o CO2, o que caracteriza a deficiência de oxigênio, ou aineficiência da reação. Este gás é muito tóxico para o ser humano, pois estedificulta a função da hemoglobina, que é responsável pela renovação dooxigênio no nosso sangue. Pequenas concentrações de monóxido de carbonojá provocam tonturas e dores de cabeça. Outro produto indesejável dacombustão incompleta é a fuligem (C), que não tem oxigênio na suaconstituição. A porção mais fina da fuligem pode impregnar nos pulmões ecausar problemas respiratórios.As equações químicas abaixo ilustram a quantidade de calor (ΔH) liberadadurante a combustão completa e incompleta do gás metano (CH4). Note comoa quantidade de calor liberado é menor nos casos de combustão incompleta.Portanto, além da combustão incompleta gerar compostos nocivos à saúdehumana, há também uma grande desvantagem econômica, pois com a mesmaquantidade de combustível haverá menor quantidade de energia gerada! Vejaas equações:Combustão completa do metano:CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O (l) ΔH = - 802 kJ/mol (energia liberada)Combustão incompleta do metano:CH4(g) + 3/2 O2(g) → CO(g) + 2H2O(l) ΔH = - 520 kJ/molCH4(g) + O2(g) → C(s) + 2H2O(l) ΔH = - 408,5 kJ/molÉ muito importante saber a quantidade de calor liberada pelos combustíveispara que seja possível comparar o valor energético de cada um deles. NaTabela 1 são mostradas as entalpias de combustão (ΔHo) para algunscombustíveis, isto é, a energia liberada na queima completa de um mol docombustível. O zero utilizado como índice superior indica que as condiçõesiniciais dos reagentes e as finais dos produtos são 25o C e 1 atm, chamadasde condições padrão.O combustível menos poluente que se conhece é o hidrogênio, pois suacombustão gera apenas água: H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ΔH = - 286 kJ/mol[editar]Combustão de combustíveis líquidosA combustão de um combustível líquido em uma atmosfera oxidante acontecena verdade em forma gasosa. Isto quer dizer, quem queima é o vapor, não olíquido. Portanto, um líquido inflamável normalmente só irá pegar fogo acimade uma certa temperatura, que é seu ponto de fulgor. Abaixo dessatemperatura, o líquido não irá evaporar rápido o suficiente para sustentar ofogo caso a fonte de ignição seja removida.[editar]Combustão de combustíveis sólidosO ato da combustão consiste em três fases relativamente distintas, mas que sesobrepõem:
  5. 5.  Fase de pré-aquecimento, quando o combustível não queimado é esquentado até o seu ponto de fulgor e depois para seu ponto de combustão. Gases inflamáveis começam a ser envolvidos em um processo similar à destilação seca. Fase de destilação ou fase gasosa, quando a mistura dos gases inflamáveis com oxigênio sofre ignição, energia é produzida em forma de calor e luz. Fogo normalmente é visível nesta fase. Fase de carvão ou fase sólida, quando a saída de gases inflamáveis é muito pouca para a presença persistente de chama, e o combustível carbonizado queima lentamente. Ele só fica incandescente e depois continua a arder sem chama.[editar]Temperaturas para a combustãoAssumindo condições de combustão perfeitas, como umacombustão adiabática(sem perda de calor) e completa, a temperatura dacombustão pode ser determinada. A fórmula que leva a essa temperatura ébaseada na primeira lei da termodinâmica e se aproveita do fato que o calor dacombustão (calculado a partir do valor de aquecimento do combustível) éusado inteiramente para aquecer o combustível e o gás (ex: oxigênio ou ar)No caso de combustíveis fósseis queimados no ar, a temperatura decombustão depende: do valor de aquecimento da proporção do ar em relação ao combustível ( λ ) da capacidade térmica do combustível e do ar as temperaturas de entrada do ar e combustívelA temperatura de combustão adiabática aumenta para: valores de aquecimento mais altos temperaturas de entrada mais altas proporções entre o ar e o combustível tendendo para 1.Normalmente, a temperatura de combustão adiabática para o carvão mineral épor volta de 1500 °C (para temperaturas de entrada e temperaturas doambiente e λ = 1.0), cerca de 2000 °C para o óleo e 2200 °C para o gásnatural.[editar]Análise por combustãoA análise da combustão é um processo usado para determinar a composiçãode um composto orgânico.

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