Degšanas definīcija ķīmijā

Degšana ir a ķīmiskā reakcija kas rodas starp degvielu un oksidētāju, kas ražo enerģiju, parasti siltuma un gaismas veidā. Degšana tiek uzskatīta par eksergonisks vai eksotermisks ķīmiskā reakcija. To sauc arī par dedzināšanu. Degšana tiek uzskatīta par vienu no pirmajām ķīmiskajām reakcijām, kuru apzināti kontrolē cilvēki.

Degšanas laikā izdalās siltums tāpēc, ka O skābekļa atomi veido divkāršu saiti₂ ir vājāka nekā atsevišķās obligācijas vai citas dubultās obligācijas. Tātad, kaut arī enerģija tiek absorbēta reakcijā, tā tiek atbrīvota, kad veidojas stiprākas saites, veidojot oglekļa dioksīdu (CO₂) un ūdens (H₂O). Kamēr degvielai ir liela loma reakcijas enerģijā, tā ir maznozīmīga salīdzinājumā ar to, ka ķīmiskās saites degvielā ir salīdzināmas ar izstrādājumos esošo saišu enerģiju.

Degšana notiek, kad degviela un oksidētājs reaģē, veidojot oksidētus produktus. Parasti reakcijas ierosināšanai ir jāpiegādā enerģija. Kad degšana sākas, izdalītais siltums var padarīt degšanu patstāvīgu.

Piemēram, apsveriet malkas ugunsgrēku. Koksne skābekļa klātbūtnē gaisā netiek pakļauta spontānai degšanai. Enerģija jāpiegādā no apgaismotas spēles vai karstuma iedarbības. Kad ir pieejama reakcijas aktivizācijas enerģija, celuloze (ogļhidrāts) kokā reaģē ar skābekli gaisā, veidojot siltumu, gaismu, dūmus, pelnus, oglekļa dioksīdu, ūdeni un citas gāzes. Uguns siltums ļauj reakcijai turpināties, līdz uguns kļūst pārāk vēsa vai degviela vai skābeklis ir izsmelts.

Vienkāršs piemērs degšanas reakcija ir reakcija starp ūdeņraža gāzi un skābekļa gāzi, lai iegūtu ūdens tvaikus:

2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O (g)

Labāk pazīstams sadegšanas reakciju veids ir metāna (ogļūdeņraža) sadedzināšana, lai iegūtu oglekļa dioksīdu un ūdeni:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

kas rada vienu vispārīgu degšanas reakcijas formu:

ogļūdeņradis + skābeklis → oglekļa dioksīds un ūdens

Par oksidācijas reakciju var domāt nevis ar elementa skābekli, bet ar elektronu pārnesi. Ķīmiķi atpazīst vairākas degvielas, kas var darboties kā oksidētāji sadedzināšanai. Tajos ietilpst tīrs skābeklis, kā arī hlors, fluors, slāpekļa oksīds, slāpekļskābe un hlora trifluorīds. Piemēram, sadedzinot ūdeņraža gāzi, atbrīvojot siltumu un gaismu, reaģējot ar hloru, iegūstot ūdeņraža hlorīdu.

Degšana parasti nav katalizēta reakcija, bet platīns vai vanādijs var darboties kā katalizatori.

Sadedzināšanu uzskata par "pilnīgu", ja reakcija rada minimālu produktu daudzumu. Piemēram, ja metāns reaģē ar skābekli un rada tikai oglekļa dioksīdu un ūdeni, process ir pilnīga sadedzināšana.

Nepilnīga sadegšana notiek, ja degvielai nav pietiekami daudz skābekļa, lai tā pilnībā pārveidotos oglekļa dioksīdā un ūdenī. Var rasties arī nepilnīga kurināmā oksidēšana. Tas rodas arī tad, ja pirms sadegšanas notiek pirolīze, kā tas ir lielākajā daļā degvielu. Pirolīzē organiskās vielas termiski sadalās augstā temperatūrā, nereaģējot ar skābekli. Nepilnīga sadedzināšana var radīt daudzus citus produktus, ieskaitot ogli, oglekļa monoksīdu un acetaldehīdu.