COMBUSTÃO COMPLETA E COMBUSTÃO INCOMPLETA

Situação de Aprendizagem 02

COMBUSTÃO COMPLETA E COMBUSTÃO INCOMPLETA

1º ANOS

O princípio de uma reação de combustão é a queima de algum combustível e um comburente — geralmente gás oxigênio (O2) — por meio de uma fonte de ignição, como uma faísca. Trata-se de uma reação que está presente em muitos aspectos do cotidiano, inclusive dentro de nossas células, sempre com o objetivo de produzir energia térmica.

Dependendo da quantidade de oxigênio utilizada no processo de combustão, a queima pode ser classificada em completa ou incompleta. Saiba como acontece cada uma delas e quais são suas diferenças:

Na combustão completa, o combustível reage totalmente com o oxigênio, liberando dióxido de carbono ou gás carbônico (CO2), além de água (H2O). Na combustão incompleta, por sua vez, parte do combustível não é consumido, sendo então oxidado — o que produz também monóxido de carbono (CO) ou carbono (C), conhecido como fuligem.

Vale lembrar que, como as reações de combustão liberam energia na forma de calor, ambas são denominadas reações exotérmicas.

Outra diferença que pode ser observada entre a combustão completa e a incompleta é a forma da chama. Quando acendemos um isqueiro, por exemplo, temos uma chama amarela e heterogênea, característica de uma combustão incompleta. Além disso, ela deixa fuligem devido à presença de carbono. Quando a chama é azul e homogênea, como a do maçarico, a combustão é comombustão completa e incompleta

A combustão é uma reação de uma substância (combustível) com o oxigênio (O2) (comburente) presente na atmosfera, com liberação de energia.

A liberação ou consumo de energia durante uma reação é conhecida como variação da entalpia (ΔH), isto é, a quantidade de energia dos produtos da reação (Hp) menos a quantidade de energia dos reagentes da reação (Hr):

ΔH = Hp – Hr

Quando ΔH > 0 isto significa que a energia do(s) produto(s) é maior que a energia do(s) reagentes(s) e a reação é endotérmica, ou seja, absorve calor do meio ambiente. Quando ΔH < 0, isto significa que a energia do(s) reagente(s) é maior que a energia do(s) produto(s) e a reação é exotérmica, ou seja, libera calor para o meio ambiente, como no caso da combustão da gasolina, por exemplo.

A combustão completa de qualquer combustível orgânico (que possui átomos de carbono) leva a formação de gás carbônico ou também chamado de dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). A respiração é um processo de combustão, de “queima de alimentos” que libera energia necessária para as atividades realizadas pelos organismos. É interessante notar que a reação inversa da respiração é a fotossíntese, que ocorre no cloroplasto das células vegetais, onde são necessários gás carbônico, água e energia (vinda da luz solar) para liberar oxigênio e produzir material orgânico (celulose) utilizado no crescimento do vegetal.

combustão/respiração

C6H12O6(s) + 6 O 2(g) ↔ 6 CO2(g) + 6 H2O (l) + energia

fotossíntese

A gasolina possui muitas impurezas contendo enxofre (S), e o diesel, ainda mais. Hoje no Brasil existe um grande investimento por parte da Petrobrás para diminuir a concentração de enxofre no diesel e assim torná-lo menos poluente. Portanto, combustíveis que tem enxofre, ao serem queimados produzem grandes quantidades de um gás bastante tóxico e corrosivo, responsável por acidificar a atmosfera, o dióxido de enxofre (SO₂). Já o álcool é um combustível que não apresenta enxofre e portanto não produz o dióxido de enxofre.

S_(s)+ O_{2(g )} → SO_2(g)

A falta de oxigênio durante a combustão leva à chamada ‘combustão incompleta’ que produz monóxido de carbono (CO). Note que o CO tem um oxigênio a menos que o CO₂, o que caracteriza a deficiência de oxigênio, ou a ineficiência da reação. Este gás é muito tóxico para o ser humano, pois este dificulta a função da hemoglobina, que é responsável pela renovação do oxigênio no nosso sangue. Pequenas concentrações de monóxido de carbono já provocam tonturas e dores de cabeça. Outro produto indesejável da combustão incompleta é a fuligem (C), que não tem oxigênio na sua constituição. A porção mais fina da fuligem pode impregnar nos pulmões e causar problemas respiratórios.

As equações químicas abaixo ilustram a quantidade de calor (ΔH) liberada durante a combustão completa e incompleta do gás metano (CH₄). Note como a quantidade de calor liberado é menor nos casos de combustão incompleta. Portanto, além da combustão incompleta gerar compostos nocivos à saúde humana, há também uma grande desvantagem econômica, pois com a mesma quantidade de combustível haverá menor quantidade de energia gerada! Veja as equações:

Combustão completa do metano:

CH_4(g) + 2O_2(g) → CO_2(g) + 2H_{2O (l)} ΔH = – 802 kJ/mol (energia liberada)

Combustão incompleta do metano:

CH_4(g) + 3/2 O_2(g) → CO_(g) + 2H₂O_(l) ΔH = – 520 kJ/mol

CH_4(g) + O_2(g) → C(s) + 2H₂O_(l) ΔH = – 408,5 kJ/mol

É muito importante saber a quantidade de calor liberada pelos combustíveis para que seja possível comparar o valor energético de cada um deles. Na Tabela 1 são mostradas as entalpias de combustão (ΔH^o) para alguns combustíveis, isto é, a energia liberada na queima completa de um mol do combustível. O zero utilizado como índice superior indica que as condições iniciais dos reagentes e as finais dos produtos são 25^o C e 1 atm, chamadas de condições padrão.

Tabela 1: Entalpia de combustão padrão para vários combustíveis.

Veremos mais tarde, na seção experimento, que mesmo a combustão completa leva a produção de um gás indesejável, que é o dióxido de carbono, o maior responsável pelo chamado efeito estufa. Desta forma, o combustível menos poluente que se conhece é o hidrogênio, pois sua combustão gera apenas água:

H_2(g) + ½ O_2(g) → H₂O_(l) ΔH = – 286 kJ/mol

Fonte de pesquisa:

http://www.fragmaq.com.br/blog/voce-combustao-incompleta

http://www.usp.br/qambiental/combustao_energia.html