Combustão: o que é, completa, incompleta e reações

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.

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.

Consequências

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.

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

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.

Resumo

Exercícios de 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

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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