Reazioni di combustione rappresentano uno dei cinque tipi di base di reazioni chimiche. In termini generali, combustione comporta la conversione di un idrocarburo e ossigeno in anidride carbonica e acqua. Combustione, come tutte le reazioni chimiche, comporta la rottura dei legami chimici tra gli atomi e la formazione di nuovi legami. Rompere i legami chimici in genere richiede un input di energia, ma la formazione di nuovi legami rilascia energia. Di conseguenza, se l'energia totale di tutte le nuove obbligazioni formata in una reazione chimica aggiunge fino a più che l'energia di tutte le obbligazioni rotto, allora la reazione libererà l'energia in eccesso sotto forma di calore e/o luce. Chimici in grado di misurare questo calore — "entalpia di combustione" — direttamente, o calcolare utilizzando tabelle delle energie di legame stimato.
Istruzioni
• Scrivere una reazione chimica bilanciata per il processo di combustione. Reazioni di combustione coinvolgono reazione di un idrocarburo con ossigeno, O2, per produrre anidride carbonica, CO2 e acqua, H2O. Un chimico sarebbe pertanto esprimere la combustione del propano, o C3H8, come C3H8 + O2 5---> 3 CO2 + 4 H2O (Vedi riferimento 4). I numeri davanti le formule chimiche sono chiamati coefficienti, e rappresentano il numero di ogni tipo di molecola coinvolta nella reazione.
• Disegnare le strutture chimiche di ogni reagente e prodotto nella reazione. Propano, per esempio, esiste come CH3-CH2-CH3, dove ogni idrogeno legami a un atomo di carbonio e il legame di atomi di carbonio in una catena di C-C-C. Ossigeno esiste come O = O, dove le due linee rappresentano un legame doppio. Anidride carbonica presuppone la struttura di O = C = O, e l'acqua esiste come H-O-H. Chimici si riferiscono a questi come strutture di Lewis e numerosi tutorial sono disponibili da siti Web di università su come crearle (Vedi risorse).
• Trovare il legame entalpia valori per ogni tipo di legame nella reazione in una tabella di entalpia di legame, come quello previsto nelle risorse. Per l'esempio di propano, la reazione coinvolge o legame di rottura o formazione di C-H, C-C, O = O, C = O e legami O-H. Questi legami esibiscono entalpie di 416, 356, 498, 803 e 467 kilojoule per mole o kJ/mol, rispettivamente.
• Totale di tutti i legami rotti e formata da tipo di legante moltiplicando il numero di ogni tipo di legame in ogni molecola per coefficiente della molecola dell'equazione bilanciata dal passaggio 1. Per propano, ad esempio, ogni molecola di propano contiene due legami C-C e otto legami C-H e l'equazione bilanciata comporta una molecola. Per la reazione totale, due C-C, C-H otto e cinque legami di O = O rompono, considerando che sei C = O e O-H otto forma delle obbligazioni.
• L'equazione generale per calcolare l'entalpia di combustione: entalpia di combustione = energia di tutte le obbligazioni rotto - energia di tutti i legami formati. Calcolare le energie dei legami rotti e formata da moltiplicando il numero di ogni tipo di legame trovato nel passaggio 4 dell'entalpia di legame appropriato dal passaggio 3. Per l'esempio di propano, due C-C, C-H otto e cinque O = O rottura di legami. L'energia totale delle obbligazioni rotto è quindi 2(356) + 8(416) + 5(498) = 6530 kJ/mol. L'energia totale di legami formati è 6(803) + 8(467) = 8554 kJ/mol. Calore di combustione è pertanto 6530-8554 = - 2024 kJ/mol.
Consigli & Avvertenze
- Perché le tabelle di entalpie di legame sono valori medi, dei calori di combustione calcolata da loro sono approssimazioni. Di conseguenza, calcolata manches di combustione normalmente esporrà alcune discrepanze da valori sperimentalmente risoluti.