REACCIONES DE COMBUSTIÓN

REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Nosotros, aquí en el blog vamos a estudiar y a profundizar únicamente las REACCIONES DE COMBUSTIÓN tomando en cuenta que éstas reacciones son de gran aplicación dado que los Compuestos orgánicos en su mayoría son combustibles.


REACCIONES DE COMBUSTIÓN

Las Reacciones de Combustión son aquellas reacciones en las que unCompuesto Orgánico reacciona con el oxígeno para formar Dióxido de Carbono (CO2) y agua (H2O), liberando gran cantidad de energía en forma de luz y calor, cuya magnitud dependerá del Compuesto Orgánico utilizado.

A los compuestos que realizan la Combustión se les denomina: Combustibles.

La reacción de combustión es la que define a los compuestos Orgánicos como Combustibles ya que son capaces de liberar gran cantidad de energía.

La Combustión es una reacción de Oxidación, exotérmica, que ocurre entre un cuerpo combustible (Hidrocarburo) con otro cuerpo oxidante (Oxígeno del aire) denominado comburente.  El fenómeno acostumbra a ser perceptible por la presencia de  de una llama que constituye una fuente de luz y calor.  Para que la combustión tenga lugar, es necesario que el combustible y el comburente estén en contacto y en las proporciones adecuadas, además la Temperatura de la mezcla deberá ser mayor a la Temperatura de ignición del combustible.


La Ecuación general para una Reacción de -combustión es:

HIDROCARBURO  +  OXÍGENO  ------->> DIÓXIDO DE CARBONO   +  AGUA  +  ENERGÍA

EJEMPLO:

 METANO  +  OXÍGENO   ------->  DIÓXIDO DE CARBONO   +      AGUA    +    ENERGÍA

     CH4    +        O2       ------->             CO2                    +      H2O    +   ENERGÍA (Luz + Calor)

Como pueden observar... así se produce la combustión de cualquier material combustible como en este caso el metano, o también puede ser la madera, el papel, la gasolina, etc....

Muy bien.. hasta aquí todo está sencillo...

Pero, Si observamos la Reacción nos podemos dar cuenta que no está balanceada.... entonces debemos balancearla... ok?!?!

Recordemos en qué consiste el balanceo de una ecuación....

consiste en hacer coincidir el número de átomos de cada elemento de los Reactivos con el número de átomos de ese mismo elemento en los productos, colocando los Coeficientes estequiométricos correspondientes al lado derecho de cada compuesto.

en este caso veamos elemento por elemento:

elemento   reactivos   productos

   C:               1        y       1           no colocamos nada porque hay la misma cantidad en ambos lados

   H                4                 2          debemos colocar un 2 en el H2O para obtener 4 átomos de H

   O                2              (2 +2) = 4   debemos colocar un 2 en el O2

CH4    +       2 O2       ------->             CO2                   +    2 H2O    +   ENERGÍA 

y así quedó balanceada.

Espero que se acuerden de ésto que lo vimos en cuarto año y aquí lo vamos aplicar a las Reacciones de Combustión.

La Combustión puede ser de 3 tipos:

Combustión Completa
Combustión Incompleta y
Combustión mínima


Tomemos como ejemplo la combustión del Propano  (C3H8 )
 C3H8       +       O2     ------->    CO2     +   H2O    +   ENERGÍA   (Ecuación sin balancear)


Combustión Completa: Es aquella donde el combustible reacciona con suficiente cantidad de Oxígeno y se produce Dióxido de Carbono y Agua + Energía

Ejemplo:  C3H8       +       5 O2     ------->    3 CO2     +    4 H2O    +   ENERGÍA 
                 (Propano)

Combustión Incompleta:  Ocurre cuando la cantidad de Oxígeno presente en el proceso es menor que la requerida, y entonces se produce Monóxido de Carbono y Agua + Energía

Ejemplo:  C3H8       +       7/2 O2     ------->    3 CO     +    4 H2O    +   ENERGÍA 
                 (Propano)


La Combustión también puede ser una Combustión mínima cuando la cantidad de Oxígeno es la mínima requerida para la reacción y sólo se produce Carbono elemental (que se aprecia como humo negro)

Ejemplo:  C3H8       +      2 O2     ------->    3 C   +    4 H2O    +   ENERGÍA 
                 (Propano)                                        (humo negro)



Observen que la única diferencia entre los tres tipos de Combustión está en el Producto:  En la primera se obtiene CO2 , En la segunda se obtiene CO, y  En la tercera se obtiene C 
De allí que el balanceo resulta diferente en cada caso y podemos darnos cuenta que la cantidad de Oxígeno es mayor en la combustión completa, menor en la incompleta  y mucho menor en la mínima.

La mayor aplicación de los alcanos, particularmente es como combustibles, tal es el caso de mezclas conocidas como el Metano, Gasolina; Kerosene, Gasoil, entre otros.

En la cotidianidad es común tener que calcular las cantidades de Oxígeno y de aire que se requieren en la Combustión de determinados volúmenes o masas de combustibles. Estos se pueden calcular mediante cálculos estequiométricos sencillos, como por ejemplo, veamos el siguiente problema:



Problema 1:  Calcule cuántos gramos  de : a) Oxígeno y b) de aire  se requieren para la combustión completa de 1,4 gramos de metano, sabiendo que se producen 211 Kcal (Kilocalorías) en el proceso.

SOLUCIÓN

Si me dicen la combustión completa del metano,  entonces planteo la reacción de combustión:

CH4    +       O2       ------->         CO2      +     H2O      +     211 Kcal


debemos balancear la Ecuación:


CH4    +       2 O2       ------->       CO2     +    2 H2O    +   211 Kcal

Una vez balanceada sí podemos hacer todos los cálculos estequiométricos que queramos.  En este caso, vamos a calcular masas: me piden la masa de Oxígeno y la masa de aire que se requieren para la combustión de 1,4 gramos de metano.

Podemos hallar la masas Estequiométricas, con la Ec. balanceada y las masas moleculares de las sustancias:

Masas Moleculares:

CH4 : C: 12 gr/mol * 1 = 12 gr/mol
           H: 1 gr/mol  * 4 =   4 gr/mol
____________________________
Masa Molecular =          16 gr/mol



O2 : O: 16 gr/mol * 2 = 32 gr/mol
         ____________________________
Masa Molecular =          32 gr/mol



CO2 : C: 12 gr/mol * 1 = 12 gr/mol
          O: 16 gr/mol * 2 = 32 gr/mol
____________________________
Masa Molecular =          44 gr/mol



H2O : H: 1 gr/mol  * 2 =  2 gr/mol
          O: 16 gr/mol * 1 = 16 gr/mol
____________________________
Masa Molecular =          18 gr/mol



Planteamos un Balance de masas:


        CH4           +       2 O2          ------->       CO2               +       2 H2O    
1 mol *(16 gr/mol)   +  2 mol*(32 gr/mol)  -------> 1 mol *( 44 gr/mol)  +    2 mol (18 gr/mol)

  16 gr CH4             +       64gr O2          ------->  44 gr CO2        +    36 gr H2O    


ahora planteamos las relaciones másicas:


                            ( necesitan)
si 16 gr CH4        ------------->   64gr O2 
  1,4 gr CH4         ------------->     X=?


X= 89,6 gr de O2 

Respuesta a):  Se necesitan 89,6 gramos de Oxígeno-


Ahora calculemos los gramos de aire:

Sabemos que el aire está compuesto por :    21% de O2
                                                                      78% de N2
                                                                        1% de otros gases

Si tomamos el total como 100 gr de aire, tenemos lo siguiente:

                            ( contiene)
si 100 gr aire        ------------->   21gr O2 
              X=?         ------------->  89,6 gr  O2  


X= 426,67gr de aire

Respuesta b):  Se necesitan 426,67 gramos de aire


ok....  El lunes les coloco los Ejercicios de la Actividad-2 ...

Hasta la próxima muchachos....
Que Dios los bendiga