הגדרת בעירה בכימיה

בעירה היא א תגובה כימית המתרחש בין דלק לחומר מחמצן המייצר אנרגיה, בדרך כלל בצורה של חום ואור. בעירה נחשבת ל- אקסרגוני או אקסותרמי תגובה כימית. זה מכונה גם צריבה. בעירה נחשבת לאחת התגובות הכימיות הראשונות שנשלטות באופן מכוון על ידי בני אדם.

הסיבה בעירה משחררת חום היא מכיוון שהקשר הכפול בין אטומי חמצן ב- O₂ הוא חלש יותר מהאיגרות החוב הבודדות או אגרות החוב הכפולות האחרות. לכן, למרות שאנרגיה נספגת בתגובה, היא משתחררת כאשר נוצרים הקשרים החזקים יותר ליצירת פחמן דו חמצני (CO₂) ומים (ח₂O). בעוד שהדלק ממלא תפקיד באנרגיה של התגובה, הוא קטן בהשוואה מכיוון שהקשרים הכימיים בדלק דומים לאנרגיה של הקשרים במוצרים.

בעירה מתרחשת כאשר דלק וחומר חמצון מגיבים ליצירת מוצרים מחמצנים. בדרך כלל, יש לספק אנרגיה כדי להתחיל את התגובה. ברגע שהבעירה מתחילה, החום המשוחרר יכול לגרום לבעירה לשמור על העצמי.

לדוגמה, יש לקחת בחשבון שריפה מעץ. עץ בנוכחות חמצן באוויר אינו עובר בעירה ספונטנית. יש לספק אנרגיה, כמו משידוך מואר או מחשיפה לחום. כאשר אנרגיית ההפעלה לתגובה זמינה, התאית (פחמימה) בעץ מגיב עם חמצן באוויר ומייצר חום, אור, עשן, אפר, פחמן דו חמצני, מים ועוד גזים. החום מהאש מאפשר לתגובה להמשך עד שהאש מתקררת מדי או שמוצו הדלק או החמצן.

דוגמא פשוטה ל תגובת הבעירה היא התגובה בין גז מימן וגז חמצן לייצור אדי מים:

2 ח₂(ז) + O₂(ז) → 2H₂O (g)

סוג מוכר יותר של תגובת בעירה הוא בעירה של מתאן (פחמימן) לייצור פחמן דו חמצני ומים:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2 ח₂הו

מה שמוביל לצורה כללית אחת של תגובת בעירה:

פחמימנים + חמצן → פחמן דו חמצני ומים

ניתן לחשוב על תגובת החמצון במונחים של העברת אלקטרונים ולא על יסוד החמצן. כימאים מכירים במספר דלקים המסוגלים לפעול כמו נוגדי חמצון לבעירה. אלה כוללים חמצן טהור וגם כלור, פלואור, תחמוצת החנקן, חומצה חנקתית, וכלור טריפלואוריד. לדוגמה, גז מימן שורף, ומשחרר חום ואור, כאשר מגיבים עם כלור לייצור מימן כלורי.

בעירה בדרך כלל אינה תגובה מזוהמת, אך פלטינה או ונדיום יכולים לפעול כזרזים.

אומרים כי בעירה היא "שלמה" כאשר התגובה מייצרת מספר מינימלי של מוצרים. לדוגמה, אם מתאן מגיב עם חמצן ומייצר רק פחמן דו חמצני ומים, התהליך הוא בעירה מלאה.

בעירה לא מושלמת מתרחשת כאשר אין מספיק חמצן לדלק להמרה מלאה לפחמן דו חמצני ומים. עלולה להתרחש חמצון לא מושלם של דלק. התוצאה היא גם כאשר פירוליזה מתרחשת לפני הבעירה, כמו שקורה ברוב הדלקים. בפירוליזה, חומר אורגני עובר פירוק תרמי בטמפרטורות גבוהות מבלי להגיב עם חמצן. בעירה לא מושלמת עשויה להניב מוצרים רבים נוספים, כולל חרקים, פחמן חד חמצני ואצטלדהיד.