Dependencia del oxígeno para la combustión – Química

La combustión, para la química orgánica, se caracteriza por la reacción química entre un combustible con algún oxidante, generalmente gas oxígeno (O_dos), lo que resulta en un derivado del elemento químico carbono y agua. Para que se inicie el proceso, es necesaria una “sustancia” que reduzca la energía de activación del sistema, que en la combustión puede convertirse en una chispa eléctrica, llamada fuente de ignición. Luego está el “trípode de combustión”: combustible, oxidante y fuente de ignición.

Un proceso de combustión, después de su inicio, solo puede interrumpirse por la falta de uno de los reactivos, combustible u oxígeno. Así, una extinción de la combustión por gas a presión, por ejemplo, o simplemente añadiendo agua líquida al sistema, ejerce un efecto positivo al desplazar las moléculas gaseosas de O_dos, evitando su contacto directo con el combustible.

Dependiendo de la producción del derivado de carbono, el proceso de combustión puede tener lugar de tres formas diferentes: completa, semi-completa o incompleta. En una reacción de combustión completa, el dióxido de carbono (CO_dos) y agua. En una reacción semi-completa, el derivado de carbono que se forma junto con el agua será monóxido de carbono (CO). En el caso de una combustión incompleta, tendremos la formación de carbón (C) y agua.

Consideremos las tres posibilidades de combustión del gas metano (CH₄), equiparados y con coeficientes ajustados, que se muestran a continuación:

COMBUSTIÓN COMPLETA:

CH₄ + 2O_dos → CO_dos + 2H_dosO

COMBUSTIÓN SEMI COMPLETA:

CH₄ + 3 / 2O_dos → CO + 2H_dosO

COMBUSTIÓN INCOMPLETA:

CH₄ + O_dos → C + 2H_dosO

Se observa que no solo es distinto el derivado de carbono de cada reacción, sino que también es diferente el número de moles de oxígeno gaseoso que reacciona. Esta cantidad disminuye desde una combustión completa a una combustión incompleta. Por tanto, se puede decir que la disponibilidad de oxígeno gaseoso determinará el tipo de combustión que se producirá: alta disponibilidad, combustión completa; disponibilidad moderada o baja, combustión semicompleta o incompleta.

Efectos prácticos derivados de:

• No es posible tener una combustión completa en un sistema abierto, ya que la disponibilidad de oxígeno gaseoso siempre es alta.
• En algunos túneles de las grandes ciudades hay letreros que le indican que apague el motor y cierre las ventanillas de los automóviles en caso de atascos. Debido a la cantidad limitada de oxígeno gaseoso disponible y la posibilidad de producir monóxido de carbono al quemar gasolina, que es un gas altamente tóxico, se debe seguir esta recomendación.
• A veces, los utensilios de cocina caseros tienen la parte inferior recubierta con un material negro que mancha las manos cuando entran en contacto. Se trata de carbón, resultado de una combustión incompleta cuando la estufa tiene obstruida la entrada de oxígeno.

Referencias:
SARDELLA, Antonio; MATTHEW, Edegar; Curso de Química: química general, Ed. Ática, São Paulo / SP – 1995.
FELTRE, Ricardo; Fundamentos de Química, vol. Soltero, Ed. Moderna, São Paulo / SP – 1990.