A combustão é uma reação química de queima, pois libera calor para o ambiente. Ela pode ser completa quando forma CO2 e incompleta quando forma CO.
Você com certeza já fez uma reação de combustão, mas será que conhece a teoria por trás da queima e da liberação de calor?
O que é combustão?
A combustão é uma reação de queima, ou seja, libera calor para o ambiente. Portanto ela é considerada uma reação exotérmica.
Combustão, combustível e comburente
A combustão pode ser considerada como uma reação de oxirredução, pela transferência de elétrons entre seus componentes, liberando calor durante sua queima. Portanto, também podemos afirmar por conta disso que ela é um exemplo de reação exotérmica.
Isso porque as reações exotérmicas liberam calor para o ambiente, pois a energia presente nos reagentes é maior que a energia dos produtos. Isso faz com que ocorra uma sobra de energia na reação, que será liberada na forma de calor. Sendo assim, seu ∆H é menor do que zero.
Para que a combustão ocorra é necessário a presença de um combustível que representa o elemento que será oxidado, e que reage com a molécula de oxigênio.
Além disso, a reação de combustão necessita também de um comburente. Um comburente é um elemento que alimenta o combustível, que é representado pelo gás oxigênio, responsável pela oxidação.
O comburente é também responsável pela energia de ativação, que propicia o início do processo de combustão, como uma faísca.
Tipos de combustão
A combustão é um processo que utilizamos em nosso dia a dia quando riscamos um fósforo e acendemos o gás do fogão, por exemplo. Ela também está presente quando queimamos papel e madeira e quando ligamos os automóveis, queimando o combustível.
Temos dois tipos de processos de combustão: a completa e a incompleta. A diferença entre esses dois fenômenos está relacionada com o tipo de produto formado e a quantidade de oxigênio que irá reagir com o combustível.
Combustão completa
Podemos representar a combustão completa pela seguinte reação:
X + O2 (g) → CO2(g) + H2O(g)
Na reação acima, o elemento X pode ser a glicose, celulose, etanol etc.
A combustão completa forma o dióxido de carbono (CO2), um óxido ácido, que reage com a molécula de água, produzindo o ácido carbônico. Neste tipo de combustão, o combustível é totalmente oxidado, liberando maior quantidade de calor.
CO2 + H2O → H2CO3
Combustão incompleta
A combustão incompleta é representada por meio de duas fórmulas:
X + O2(g) → CO(g) + H2O(g)
Nesta reação forma-se o monóxido de carbono (CO), um óxido neutro que não reage com a molécula de água. Neste tipo de combustão, não há oxigênio disponível para queimar todo o combustível.
Assim, ocorre liberação de menos energia (calor), produzindo poluentes que acabam por impactar a atmosfera.
O monóxido de carbono é um gás muito tóxico, sem cheiro e sem cor. Esta molécula é ligada por fortes e estáveis ligações químicas, que quando este gás é inalado, suas moléculas se unem à hemoglobina, responsável pelo transporte de oxigênio no sangue, impedindo-a de realizar sua função.
E outra reação incompleta, que forma a fuligem:
X + O2 → C (fuligem) + H2O (g)
Os motores desregulados produzem a fuligem, que sai do escapamento como partículas pretas, que em altas concentrações na atmosfera acarretam sérios problemas respiratórios.
Quando os raios ultravioletas vêm do sol, eles atravessam a atmosfera e não interagem com nenhum gás presente na atmosfera, passando livremente, e aquecendo a Terra. Essa, aquecida, emite infravermelho, que acaba por se chocar com o gás carbônico que está presente na atmosfera.
O CO2 espalha o infra-vermelho para todas as direções, inclusive voltando para a Terra, aquecendo-a ainda mais e retendo calor.
Efeito estufa
A emissão de gás carbônico (CO2) sempre existiu antes da Revolução Industrial, mas após a mesma, houve o aumento da queima de combustíveis fósseis provenientes da gasolina, do carvão, carros e uso das usinas termelétricas.
Nesse sentido, esses processos liberam maiores quantidades de calor para a atmosfera. Como consequência, temos o aumento da produção de gás carbônico pela humanidade. O que provoca o aumento do efeito estufa e suas consequências ambientais.
O efeito estufa é a interação do gás carbônico com o infravermelho, deixando que alguns gases não passem para a atmosfera. O efeito estufa é um processo natural e importante para a manutenção da vida no planeta, pois se não fosse o CO2, a Terra estaria com temperaturas negativas, não havendo possibilidade de vida em nosso planeta.
Exemplo: combustão completa do metano
Vamos agora montar a reação de combustão completa do metano, onde teremos a formação do gás carbônico.
1 CH4 + O2 → 1 CO2 + H2O
Devemos verificar as quantidades dos elementos químicos presentes nos reagentes e nos produtos através do balanceamento da reação química. Sempre as quantidades serão iguais nos dois lados da reação.
Balanceamento da equação
Então vamos verificar que: há 1 átomo de carbono nos reagentes e 1 átomo de carbono nos produtos. Temos 4 átomos de hidrogênio nos reagentes e nos produtos temos apenas 2 átomos de hidrogênio.
Devemos fazer o balanceamento, multiplicando a molécula de água por dois. Nesse caso, teremos quatro átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio.
1 CH4 + O2 → 1 CO2 + 2 H2O
Observação: o número na frente da substância deve ser multiplicado por todos os elementos que formam a substância. Assim, teremos 4 átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio na molécula de água.
Verificamos nos reagentes a presença de apenas dois átomos de oxigênio. Assim, teremos que acrescentar o número dois na frente desse elemento, para igualar a quantidade de oxigênios presentes nos produtos (2 + 2), assim, a reação estará balanceada.
1 CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
Exemplo: combustão incompleta do metano
Podemos também montar a reação de combustão incompleta do metano, onde irá formar o monóxido de carbono.
1 CH4 + O2 → 1 CO + H2O
Devemos verificar as quantidades dos elementos químicos nos reagentes e nos produtos através do balanceamento da reação química.
Observamos que há um átomo de carbono nos reagentes, e um átomo de carbono nos produtos. Temos quatro átomos de hidrogênio nos reagentes, e apenas dois átomos de hidrogênio nos produtos.
Devemos acrescentar o número dois na frente da molécula de água, ficando esta molécula com quatro átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio.
1 CH4 + O2 → 1 CO + 2 H2O
Podemos observar que ficamos com três átomos de oxigênio nos produtos (1+2) e apenas dois átomos de oxigênio nos reagentes.
Observação: quando tivermos número par e ímpar, podemos dividir o maior pelo menor.
A reação ficará balanceada:
1 CH4 + 3/2 O2 → 1 CO + 2 H2O
Formação de fuligem
Temos também a combustão incompleta do metano responsável pela formação de fuligem.
1 CH4 + O2 → C + H2O
Como nas outras reações, devemos observar as quantidades dos elementos químicos presentes nos reagentes e produtos.
Temos um átomo de carbono nos reagentes e um átomo também nos produtos. Verificamos que há quatro átomos de hidrogênios nos reagentes, e dois átomos de hidrogênios nos produtos. Devemos balancear as quantidades, multiplicando a molécula de água por dois.
Assim, ficaremos com quatro átomos de hidrogênio e dois átomos de oxigênio.
1 CH4 + O2 → C + 2 H2O
Não precisamos acrescentar coeficiente na frente da molécula do gás oxigênio, pois as quantidades estão iguais, dois átomos em cada lado da reação.
Videoaula
Para se aprofundar nas reações de combustão, assista à videoaula abaixo, em que a professora Larissa, de Química, explica como acontece a reação de combustão.
Exercícios sobre combustão
1) (UEL-PR-2015)
I. C(graf) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH = -74,5 KJ/mol
II. C(graf) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -393,3 KJ/mol
III. H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH = -285,8 KJ/mol
IV. C(s) → C(g) ΔH = +715,5 KJ/mol
V. 6C(graf) + 3H2(g) → C6H6(l) ΔH = + 48,9 KJ/mol
Dentre as equações citadas, têm ΔH representando ao mesmo tempo calor de formação e calor de combustão:
a) I e II
b) II e III
c) III e IV
d) III e V
e) IV e V
Gabarito: b
2) (GF – RJ-2014)
Considere a afirmativa: “A combustão de 1 mol de álcool etílico, produzindo CO2 e H2O, libera 325 Kcal.” A equação química que corresponde a essa afirmativa é:
a) C2H6(l) + 15/2O2(g) → 2 CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -325 kcal
b) C2H6O(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -325 kcal
c) C2H6O2(l) + 5/2O2(g) → 2 CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = + 325 kcal
d) C2H6(l) + 15/2O2(g) → 2 CO2(g) + 3H2O(g) ΔH = + 325 kcal
e) C2H4(l) + 5/2O2(g) → 2 CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = – 325 kcal
Gabarito: b
3) (PUC-SP-2013)
Dada a equação abaixo:
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l)
Podemos afirmar que, durante a sua ocorrência, temos:
a) absorção calor.
b) liberação de gás oxigênio.
c) higroscopia.
d) perda de água.
e) liberação calor.
Gabarito: e
4) (FATEC-SP-2011)
Toda reação de combustão envolve a presença de gás oxigênio (comburente) e um combustível que é queimado. Quando o combustível é um composto orgânico, a reação completa sempre produz gás carbônico e água. Abaixo temos a equação química que representa a reação de combustão completa do gás metano:
CH4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v)
Indique a alternativa que traz os menores coeficientes que tornam essa equação corretamente balanceada:
a) 1, ½, ½, 1
b) 1, 2, 1, 4
c) 2, 1, 1, 2
d) 1, 2, 1, 2
e) 13, 13/2, 13/2, 6
Gabarito: d
5) (MACKY-SP-2013)
Escolha dentre as alternativas, aquela que fornece as palavras corretas para completar as lacunas vazias das definições dadas para combustível e comburente.
Combustível é o material ………………. (sólido, líquido ou gasoso) capaz de reagir com o ………………….. Comburente, por sua vez, é o material gasoso, em geral o…………….., que pode reagir com um ……………….., produzindo assim a combustão.
a) oxidável, fator de ignição, nitrogênio, combustível.
b) oxidável, combustível, oxigênio, comburente.
c) não oxidável, comburente, hidrogênio, combustível.
d) oxidável, comburente, oxigênio, combustível.
e) oxigênio, comburente, oxidável, combustível.
Gabarito: d
