Arderea completă este o reacție chimică în care toți atomii de carbon dintr-o anumită substanță sunt consumați în întregime. „Arderea” este de obicei înțeleasă ca fiind un sinonim pentru „ardere”, deși definiția chimică este de obicei mult mai largă decât simpla ardere cu flăcări sau foc. Focurile sunt cu siguranță o formă de ardere și pot duce la arderea completă a lemnului și a altor materii. Există, de asemenea, o serie de alte posibilități. Din punct de vedere științific, acest tip de reacție are loc de fiecare dată când oxigenul, căldura și orice fel de combustibil care conține carbon sunt prezente împreună. Atomii de carbon se leagă de atomii de oxigen astfel încât să fie exact împerecheați, iar căldura declanșează o conversie – de obicei în dioxid de carbon și apă, dar aceasta poate depinde de compoziția chimică a elementelor la punctul de pornire.
Dacă nu există suficient oxigen în atmosferă pentru a se potrivi cu fiecare atom de carbon, arderea este de obicei incompletă, ceea ce înseamnă că conversia transformă o parte din material în gaz, dar nu tot. Cantitatea de căldură necesară pentru reacție în oricare dintre cazuri depinde de obicei de combustibil, deoarece temperatura trebuie să fie la sau peste pragul de ardere al materialului respectiv pentru ca reacția să aibă loc.
Înțelegerea combustiei în general
Multe materiale și toate cele care susțin viața, sunt considerate „pe bază de carbon”. Carbonul este un element care este aproape omniprezent, la fel ca oxigenul. Fiecare compus care conține carbon are ceea ce se numește „temperatura de aprindere”, care este temperatura la care va arde. Compuși diferiți au praguri diferite, dar căldura este întotdeauna prima cerință. Uneori, această căldură poate fi foarte scăzută, precum cea produsă de frecare atunci când un chibrit lovește o suprafață aspră; în multe cazuri, trebuie să fie mult mai mare, totuși.
Odată ce materialul este expus la căldură peste temperatura sa de aprindere, atomii de carbon încep să se rearanjeze. Ele se potrivesc cu oxigenul din atmosferă și are loc o mică reacție la nivel atomic care, văzută din exterior, poate fi adesea destul de dramatică. Uneori, totul arde în flăcări sau poate părea că se topește sau se dizolvă rapid; ar putea ieși în fum și uneori scoate un zgomot ca o bubuitură sau un pop. Multe depind de substanțele implicate, precum și de ce altceva conține compusul de ardere dincolo de simplul carbon. Aceste elemente secundare sunt de obicei implicate mai degrabă implicit.
Ce face o ardere „completă”
Când oamenii de știință vorbesc despre arderea „completă”, ei discută de obicei despre un eveniment în care totul este consumat de reacție. Pentru ca acest lucru să se întâmple, trebuie să existe suficient oxigen disponibil pentru fiecare atom de carbon din compus pentru a găsi o potrivire sau o pereche în aerul din mediu. De cele mai multe ori aceasta nu este o problemă; atmosfera conține de obicei mult oxigen. De obicei, există doar o lipsă atunci când reacția are loc undeva mai neobișnuit; sub pământ, într-o peșteră, de exemplu, la o altitudine foarte mare, sau într-un laborator în care condițiile sunt controlate artificial.
Alternative incomplete
Raportul perfect dintre carbon și oxigen este denumit și ardere stoichiometrică sau zero exces de aer. Arderea poate avea loc atunci când raportul este dezechilibrat, dar în aceste circumstanțe, de obicei, rămâne ceva – și anume, întregul compus nu se transformă într-un gaz sau nu se schimbă în alt mod. În cele mai multe cazuri, aceasta este cunoscută ca ardere incompletă. Procesul este același până la punctul final; carbonul și oxigenul se potrivesc cât de mult pot, apoi lăsați restul mai mult sau mai puțin neatins.
Propanul ca model
Arderea propanului servește ca exemplu de hidrocarbură arsă în mod obișnuit în uz casnic. De obicei, arderea propanului va avea loc atunci când gazul din amestecul de aer este între 2.2% și 9.6%. Acest interval este denumit „limitele de inflamabilitate” ale propanului. Un aparat cu propan care funcționează corespunzător și care produce o ardere ideală va degaja de obicei o flacără albastră.
Arderea incompletă a propanului are loc atunci când raportul de amestec este mai mare sau mai mic decât raportul ideal, dar are loc totuși în limitele de inflamabilitate. Dacă raportul dintre propan și aer este mai mic decât raportul ideal, va apărea o „arsură slabă”, așa cum o demonstrează flăcările care par să se îndepărteze de arzător sau să se stingă. Alternativ, o „arsură bogată” are loc atunci când raportul dintre propan și aer este mai mare decât raportul ideal și poate fi recunoscut prin flăcări mai mari, care sunt mai degrabă galbene decât albastre. Arderea incompletă a propanului sau a altor hidrocarburi va duce de obicei la eliberarea de monoxid de carbon, un pericol extrem de grav pentru mediu și sănătate pentru oameni și majoritatea animalelor. Monoxidul de carbon este inodor și nu poate fi detectat fără senzori speciali, dar este adesea letal dacă este inhalat pentru perioade prelungite.