Combustione: differenze tra le versioni

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[[File:Midsummer bonfire closeup.jpg|thumb|Combustione di [[legna]] e [[ossigeno]]]]

La '''combustione''' (dal [[Lingua latina|latino]] ''combustio'', ''-ōnis'', bruciamento)<ref>{{Cita web|url=https://www.treccani.it/enciclopedia/combustione_(Enciclopedia-Italiana)|titolo=COMBUSTIONE in "Enciclopedia Italiana"|sito=www.treccani.it|lingua=it-IT|accesso=2023-01-21}}</ref> è una [[reazione chimica]] che comporta l'[[ossidazione]] di un [[combustibile]] da parte di un [[comburente]] (che in genere è rappresentato dall'[[ossigeno]] presente nell'[[aria]]), con sviluppo di [[calore]] e [[radiazione elettromagnetica|radiazioni elettromagnetiche]], tra cui spesso anche [[luce|radiazioni luminose]].<ref name=gran1>{{Cita|Grandi|p. 1.}}</ref> Spesso la combustione è accompagnata anche dalla presenza di una [[fiamma]] e gas ad alta temperatura prodotti dalla combustione, che disperdendo al loro interno polveri ottenutiottenute dalla combustione (in genere particelle carboniose), danno origine al [[fumo]].<ref name=gran1/> La combustione in assenza di fiamma è detta "combustione con brace".<ref>{{Cita|Grandi|p. 2.}}</ref>

In altri termini, la combustione è un'[[ossidoriduzione]] esotermica, in quanto un composto si ossida mentre un altro si riduce (ad esempio nel caso della combustione degli idrocarburi, il carbonio si ossida mentre l'ossigeno si riduce), con rilascio di energia e formazione di nuovi composti (generalmente anidride carbonica e acqua).

== Il triangolo del fuoco ==

{{Vedi anche|Triangolo del fuoco}}

[[File:Triangolo del fuoco; Combustibile + Comburente + Innesco = Fuoco.svg|thumb|Il triangolo del fuoco]]

Il "[[triangolo del fuoco]]" consiste nei tre elementi che sono necessari allo svolgersi della reazione di combustione. Questi tre elementi sono:<ref name=gran1/>

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Per poter accelerare la combustione si può adoperare una turbolenza, la quale aumenta il mescolamento tra combustibile e comburente, velocizzando la combustione.

Mancando uno degli elementi del triangolo, la combustione non si sviluppaavvia o se è già in corso si estingue. SpegnereÈ uninfatti incendiopossibile èspegnere infattiil possibilefuoco per sottrazione (esaurimento o allontanamento) del combustibile, per soffocamento (separazione dell'ossigeno/comburente per mezzo di una sostanza coprente) o per raffreddamento (fermando la reazione a catena di autosostentamento dell'innesco).

== CineticaCatena di combustione ==

La reazione di combustione è un processo complesso, composto da più [[reazione a catena|reazioni a catena]]:

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L'accensione di una miscela combustibile comburente può avvenire in due modi:

* Autoaccensione: è l'accensione simultanea dell'intera massa di miscela. Se la temperatura di questa è elevata, il calore evacuato all'ambiente risulta minore di quello prodotto, la reazione è autocatalizzata e la pressione sale velocemente: si ha un'esplosione ([[teoria di Semenov]]).

* Accensione provocata: si ha quando una sorgente entro la miscela cede energia, e dà luogo a un'accensione locale che poi può propagarsi nell'intera miscela. Questo si verifica se:

** localmente il calore della sorgente sviluppa una temperatura superiore a quella di autoaccensione.

** la quantità di miscela accesa abbia un'energia sufficiente a sostenere e propagare la combustione nell'intero volume.

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:<chem>C(g) + O2(g) -> CO2(g)</chem>

[[File:FlameCNX TestChem Ca18 01 NaFlame.jpg|thumb|75px|[[Saggio alla fiamma]] sucon [[clorurosali di calcio[[sodio]].]]

Anche il tipo di [[radiazione]] emessa dipende fortemente dalle specie chimiche in gioco nelle reazioni e in particolare dagli intermedi presenti nella [[fiamma]] in stati eccitati. Per esempio, la combustione dell'[[idrogeno]], che produce acqua, presenta una fievole luce azzurrina a causa delle transizioni dell'idrogeno monoatomico, mentre la combustione di composti che contengono importanti quantità di carbonio comporta una fiamma spesso di colorazione giallo-arancio per via della specie C₂. Il fatto sperimentale che composti diversi siano associati a una diversa colorazione della fiamma viene sfruttato nell'ambito della [[chimica analitica]] per effettuare un particolare tipo di analisi qualitativa, chiamata [[saggio alla fiamma]].

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ciò vuol dire che per bruciare 1 [[mole]] (o, in modo equivalente 22,414L) di metano servono 2 moli di ossigeno. In uscita si avranno 1 mole di anidride carbonica e 2 di acqua allo stato di vapore o, in alcuni casi, liquido (quest'ultimo caso si ha se si utilizza il calore latente di vaporizzazione che condensa l'acqua, come avviene nelle caldaie a condensazione).

Questo processo ha un [[potere calorifico]] che può raggiungere i 9520[[Kcal]]/[[metro cubo normale|Nm³]].<ref>{{Cita web|url=https://www.chimica-online.it/download/combustione-del-metano.htm|titolo=Combustione del Metano|sito=Chimica Online}}</ref>

Nella combustione del metano, lo [[stato di ossidazione]] del carbonio passa da -4 a +4, mentre per l'ossigeno la variazione è da 0 (ossigeno molecolare) a -2 (nell'acqua).

Nella combustione del metano, lo [[stato di ossidazione]] del carbonio passa da -4 a +4, mentre per l'ossigeno la variazione è da 0 (ossigeno molecolare) a -2 (nell'acqua e nell'anidride carbonica).

Dato che spesso si utilizza l'aria anziché l'ossigeno puro, bisogna tenere conto anche della presenza dell'azoto. L'aria è teoricamente formata (in volume) da 21% di ossigeno e da 79% da azoto; ciò vuol dire che il rapporto ossigeno/azoto è di 1:3,76. Pertanto la reazione di combustione diventa:

Dato che spesso si utilizza l'aria anziché l'ossigeno puro, bisogna tenere conto anche della presenza dell'azoto. L'aria è teoricamenteapprossimativamente formata (in volume) da 21% di ossigeno e da 79% da azoto; ciò vuol dire che il rapporto ossigeno/azoto è di 1:3,76. Pertanto la reazione di combustione diventa:

:<chem>CH4 + 2O2 + 7,52N2 -> CO2 + 2H2O + 7,52N2</chem>

Nella pratica non si brucia mai secondo la reazione stechiometrica. Questo perché rispettando le giuste quantità si rischia di avere incombusti; ecco perché generalmente si cerca sempre di bruciare in eccesso d'aria (o di ossigeno). Dato che stechiometricamente per 1 volume di metano servono 9,52 volumi di aria, nella realtà si ha che il rapporto metano/aria è di circa 1:10.

Quanto anzidetto è utile per calcolare quanta aria serva per la combustione completa di metano usando aria come comburente, ma non per i rapporti stechiometrici di reazione tra metano ed ossigeno, che sono i rapporti di reazione in moli (o volumi molari, per i gas) tra reagenti e prodotti di una reazione chimica: l'azoto infatti non è un reagente (diverso sarebbe se si considerasse anche una sua trasformazione a ossidi di azoto NOx), bensì si comporta da gas inerte, ovvero come "diluente" per l'ossigeno, non reagendo nella reazione su riportata. Se invece di ossigeno puro si usa aria o altra miscela in cui sia presente ossigeno, durante la combustione è necessario dosarla in maniera che l'ossigeno sia almeno in quantità stechiometrica rispetto al combustibile.

== Note ==

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== Voci correlate ==

* [[Ignifugazione]]

* [[Normativa comunitaria RoHS]]

* [[Fuoco]]

* [[Incendio]]

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== Altri progetti ==

{{interprogetto|wikt=combustione|preposizione=sulla}}

== Collegamenti esterni ==