diferença entre a reação de combustão completa e incompleta de um composto orgânico
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No cotidiano, as reações de combustão são muito importantes, pois é por meio delas que é possível produzir calor (isto é, a energia térmica, que é utilizada para várias finalidades).
Quanto aos hidrocarbonetos, compostos constituídos de carbono e hidrogênio, eles têm uma facilidade muito grande para serem queimados (consumidos) em reações desse tipo. Essa queima é muito importante para a sociedade. Por exemplo: os combustíveis como gasolina, etanol e óleo diesel sofrem uma combustão ou queima dentro dos motores, e a energia liberada nessa reação é que faz os automóveis se moverem.
Além disso, é por meio de reações de combustão que os derivados do petróleo são transformados em produtos como plásticos, tintas, corantes, explosivos, etc.
Podemos definir como reação de combustão toda reação que tem um combustível, isto é, um composto que é consumido e produz energia térmica; e um comburente, que na maioria das vezes é o oxigênio presente no ar.
No entanto, dependendo da quantidade de gás oxigênio disponível, a combustão pode ser completa ou incompleta. Vejamos o que diferencia as duas:
Combustão completa
A combustão completa ocorre quando existe oxigênio suficiente para consumir todo combustível. No caso de compostos feitos de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos); e de carbono, hidrogênio e oxigênio (como álcoois, cetonas, aldeídos, ácidos carboxílicos, etc.), os produtos são o dióxido de carbono (gás carbônico – CO2) e a água.
Para citar um exemplo de hidrocarboneto, temos o metano (CH4), que é o principal constituinte do combustível biogás, e que também está presente no gás natural de petróleo. Observe como ocorre a sua combustão de modo completo:
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + calor
Outro exemplo que temos é o do gás butano que entra em combustão, por exemplo, quando acendemos um isqueiro comum. A faísca provoca a reação do butano com o oxigênio do ar, resultando em sua chama característica:
2 C4H10(g) + 13 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g) + calor
Outra forma de descobrir se a reação de combustão é completa é por meio do Nox (número de oxidação) do carbono, pois todas as reações de combustão são de oxirredução, sendo que o combustível sofre oxidação e o comburente sofre redução, conforme mostrado a seguir:
Reação de combustão do gás butano
Observe que no CO2 formado, o carbono apresenta o seu Nox máximo (+4). Quando isso ocorre, quer dizer que todo combustível foi consumido e, portanto, é uma reação de combustão completa.
Combustão incompleta:
A combustão se dá de forma incompleta quando não houver oxigênio suficiente para consumir todo o combustível. No caso dos compostos orgânicos que estamos considerando, os produtos da combustão incompleta podem ser monóxido de carbono (CO) e água; ou carbono elementar (C) e água.
Por exemplo, nos automóveis, a combustão deve ser completa, pois se for incompleta gera o monóxido de carbono, que é extremamente tóxico. Em vários lugares, pessoas já morreram ao inalar esse gás em garagens mal ventiladas.
Morte por envenenamento por monóxido de carbono
Veja um exemplo desse tipo de combustão incompleta:
Combustão incompleta do metano: CH4(g) + 3/2 O2(g) → CO(g) + 2 H2O(g)
Combustão incompleta do gás butano: C4H10(g) + 9 O2(g) → 8 CO(g) + 10 H2O(g)
Se a quantidade de gás oxigênio for menor ainda, o produto será o carbono no lugar do monóxido de carbono. Exemplos:
Combustão incompleta do metano: CH4(g) + O2(g) → C(s) + 2 H2O(g)
Combustão incompleta do gás butano: C4H10(g) + 5 O2(g) → 8 C(g) + 10 H2O(g)
Algumas vezes, essa combustão é tão incompleta que o carbono torna-se visível ao sair pelo escapamento dos carros, na forma de fuligem (uma fumaça escura, formada de minúsculas partículas sólidas de carvão).
Fuligem como resultado da combustão incompleta do combustível
É por isso que é importante manter o motor bem regulado, para que entre ar suficiente e a combustão seja completa.
Em algumas fábricas, como a de produção de carvão ou de negro-de-fumo, o objetivo é exatamente realizar uma reação de combustão incompleta.
Observando o Nox do carbono, vemos que ele não apresenta o seu Nox máximo, portanto, as combustões abaixo são incompletas:
Reações de combustão incompletas do gás metano
Resumindo, temos:
Produtos das reações de combustão completa e incompleta