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¿Qué son las Reacciones de Combustión?
Las reacciones de combustión son procesos químicos exotérmicos en los que una sustancia (combustible) reacciona rápidamente con el oxígeno del aire, liberando energía en forma de calor y luz. Estas reacciones son la base de muchos procesos energéticos fundamentales en nuestra vida cotidiana y en la industria.
Características principales:
- Son reacciones exotérmicas (liberan energía)
- Requieren oxígeno como comburente
- Producen luz y calor
- Son generalmente irreversibles
| Combustión completa | Combustión baja en oxígeno | |
|---|---|---|
| \(\text{Combustible} + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O\) | \(\text{Combustible} + O_2 \rightarrow CO + H_2O\) |
El peligro del monóxido de carbono (CO)
¿Cómo ajustar ecuaciones de combustión?
- Balancear primero el carbono (C): El coeficiente del CO₂ debe ser igual al número de átomos de carbono en el combustible.
- Balancear después el hidrógeno (H): El coeficiente del H₂O debe ser la mitad del número de átomos de hidrógeno en el combustible.
- Balancear finalmente el oxígeno (O): Contar el número total de átomos de oxígeno en los productos y ajustar el coeficiente del O₂ en los reactivos para igualar esa cantidad (recordando que cada molécula de O₂ aporta 2 átomos de oxígeno).
El triángulo de fuego
https://www.youtube.com/watch?v=SEK7UR0EmDU
El triángulo de fuego o triángulo de combustión es un modelo que describe los tres elementos necesarios para que se produzca fuego o combustión. Se deben encontrar presentes los tres lados del triángulo para que se produzca el fuego, sin alguno de ellos, no sería posible, ellos son: un combustible (agende reductor), un comburente (un agente oxidante como el aire) y energía de activación que genere una alta temperatura (calor).
Como afecta la combustión según las superficies de contacto
Ejemplos resueltos
Ejercicio 1: Combustión de Propano (C₃H₈)
\(C_3H_8 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 3 CO₂ y 4 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_3H_8 + xO_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 3×2 + 4×1 = 10 átomos, por lo que se necesitan 10/2 = 5 moléculas de O₂
\(C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O\)
Ejercicio 2: Combustión de butano (C₄H₁₀)
\(C_4H_10 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 4 CO₂ y 5 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_4H_10 + xO_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 4×2 + 5×1 = 13 átomos, por lo que se necesitan 13/2
\(C_4H_10 + \frac{13}{2}O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O\)
Si se prefiere evitar coeficientes fraccionarios, se puede multiplicar toda la ecuación por 2
\(2C_4H_10 + 13O_2 \rightarrow 8CO_2 + 10H_2O\)
Ejercicio 3: Combustión de acetileno (C₂H₂)
\(C_2H_2 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 2 CO₂ y 1 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_2H_2 + xO_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 2×2 + 1×1 = 5 átomos, por lo que se necesitan 5/2 = 2.5 moléculas de O₂
\(C_2H_2 + 2.5O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O\)
Si se prefiere evitar coeficientes fraccionarios, se puede multiplicar toda la ecuación por 2
\(2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O\)
Ejercicio 4: Combustión de etanol (C₂H₅OH)
\(C_2H_5OH + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 2 CO₂ y 3 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_2H_5OH + xO_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 2×2 + 3×1 = 7 átomos, pero 1 átomo de oxígeno ya está en el etanol, así que el O₂ debe aportar 6 átomos
Se necesitan 6/2 = 3 moléculas de O₂
\(C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O\)
Ejercicio 5: Combustión de metano (CH₄)
\(CH_4 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se produce 1 CO₂ y 2 H₂O, por lo que el balance es:
\(CH_4 + xO_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 1×2 + 2×1 = 4 átomos, por lo que se necesitan 4/2 = 2 moléculas de O₂
\(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\)
Ejercicio 6: Combustión de metanol (CH₃OH)
\(CH_3OH + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se produce 1 CO₂ y 2 H₂O, por lo que el balance es:
\(CH_3OH + xO_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 1×2 + 2×1 = 4 átomos, pero 1 átomo de oxígeno ya está en el metanol, así que el O₂ debe aportar 3 átomos
Se necesitan 3/2 moléculas de O₂
\(CH_3OH + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\)
Si se prefiere evitar coeficientes fraccionarios, se puede multiplicar toda la ecuación por 2
\(2CH_3OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 4H_2O\)
Ejercicio 7: Combustión de eteno (C₂H₄)
\(C_2H_4 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 2 CO₂ y 2 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_2H_4 + xO_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 2×2 + 2×1 = 6 átomos, por lo que se necesitan 6/2 = 3 moléculas de O₂
\(C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O\)
Ejercicio 8: Combustión de benceno (C₆H₆)
\(C_6H_6 + xO_2 \rightarrow aCO_2 + bH_2O\)
Se producen 6 CO₂ y 3 H₂O, por lo que el balance es:
\(C_6H_6 + xO_2 \rightarrow 6CO_2 + 3H_2O\)
El oxígeno total en los productos es 6×2 + 3×1 = 15 átomos, por lo que se necesitan 15/2 moléculas de O₂
\(C_6H_6 + \frac{15}{2}O_2 \rightarrow 6CO_2 + 3H_2O\)
Si se prefiere evitar coeficientes fraccionarios, se puede multiplicar toda la ecuación por 2
\(2C_6H_6 + 15O_2 \rightarrow 12CO_2 + 6H_2O\)