Reações de Combustão

Você sabia que durante o processo de combustão dos hidrocarbonetos são formados os principais causadores do efeito estufa e da chuva ácida? Então venha estudar conosco e se preparar para a prova do Enem!

A combustão é uma reação na qual um material combina-se quimicamente com o oxigênio do ar, ocorrendo a queima desse material. Essa reação libera energia na forma de luz e calor, que pode ser aproveitada para aquecimento, cozimento de alimentos, produção de energia elétrica, etc.

Durante a reação de combustão são formados diversos produtos resultantes da combinação dos átomos dos reagentes. Na queima dos hidrocarbonetos (como metano,propano, gasolina, etanol, diesel, etc) são formados milhares de compostos como CO2, CO, H2, H2O, CH4, NOx, SOx e fuligem, sendo que alguns desses compostos são os principais causadores do efeito estufa e da chuva ácida, além de prejudicar os ciclos biogeoquímicos.

Para que ocorra uma reação de combustão é necessário ter um combustível e um gás comburente, além de uma energia para iniciar o processo. Isso é o que ocorre por exemplo, quando riscamos um palito de fósforo. Como exemplo de combustão podemos citar: fogueira, vela, automóvel, fogão, etc.

O combustível representa o material oxidável que será consumido, este reage com o oxigênio e libera energia na forma de calor, gases e chamas. Exemplo: gasolina, álcool, diesel, biodiesel, vela, madeira, gás de cozinha.

O comburente representa o elemento ou composto químico que provoca a combustão de outras substâncias. Assim, o comburente alimenta a combustão. O comburente mais usado é o gás oxigênio (O2g).

Para ocorrer combustão, há a necessidade da presença de gás oxigênio. Para comprovarmos isso, podemos lembrar da experiência da vela acesa. Temos uma vela acesa, e se cobrirmos a vela com um copo, esta ficará acesa até acabar o oxigênio existente dentro do copo.

exemplo de combustão
Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br

A combustão termina quando o combustível ou o comburente acabam. Esse é o princípio usado em combates a incêndios. Para que uma reação de combustão e um incêndio ocorram, é necessário a presença de combustível (qualquer material que pode ser oxidado) e o comburente, que é o gás oxigênio.

Esse gás entra em contato com o combustível e reage, provocando uma reação, que libera calor e fornece energia para que a reação continue. Para se combater um incêndio é necessário eliminar o calor através da diminuição da temperatura, por meio de resfriamento, não gerando mais gases e vapores. Esse método pode ser empregado para combater incêndios com combustíveis sólidos que queimam na superfície e na profundidade, deixando cinzas.

É por isso que se deve saber qual extintor usar para cada tipo de incêndio. Por exemplo, para se combater incêndio em equipamentos elétricos, motores, geradores, etc., que oferecem risco de choques, deve-se usar um extintor de pó químico seco, e para combater incêndios em materiais sólidos fibrosos (madeira, papel, tecido) deve-se usar extintor de água ou de espuma. Para combater um incêndio deve-se também eliminar o combustível por meio da retirada do material do local, e eliminar o comburente.

As reações de combustão são um tipo de reação de oxirredução, onde o combustível sofre oxidação (perde elétrons), e o comburente sofre redução (ganha elétrons) para formar os produtos. Normalmente, o que se obtém nestas reações é o calor ou a energia térmica.

As reações de combustão são também exemplos de reações exotérmicas (liberam calor). Exemplos:   C  +   O2  →   CO2  e  S   +    O2  →  SO2

As reações de combustão são importantes em nosso cotidiano e podem ser:

a) queima de combustíveis, como a gasolina e o etanol

b) queima de combustíveis em indústrias para geração de energia. A queima de combustíveis pode ser de óleo, biomassa, gás, etc.

c) queima do gás de cozinha

d) queima de uma fogueira

e) digestão dos alimentos. Essa reação não produz chamas (imagine se isso acontecesse?), mas sim, produz a energia necessária para manter nosso corpo em funcionamento. No nosso organismo, os alimentos são transformados em componentes mais simples para tornar mais fácil a sua queima.

Classificação das reações de Combustão

a) combustão completa: possui quantidade suficiente de oxigênio para consumir o combustível. Os produtos formados são CO2 e água.

Exemplo: combustão completa do metano (CH4):

CH4(g)    +    O2(g)       →     CO2(g)    +    2 H2O(g)    +  calor

Combustão completa do gás butano (C4H10):

2 C4H10(g)   +    13 O2(g)  →     8 CO2(g)    +   10 H2O(g)   +  calor

b) combustão incompleta: não há quantidade suficiente de oxigênio para consumir o combustível. Os produtos formados são CO ou carbono e água.

Exemplo:  combustão incompleta do metano:

CH4(g)    +     3/2 O2(g)    →  CO(g)   +    2 H2O(g)

CH4(g)    +     O2(g)     →    C(s)   +    2 H2O(g)

Combustão incompleta do gás butano:

2 C4H10(g)    +   9O2(g)    →    8 CO(g)  +     10  H2O(g)

2 C4H10(g)    +    5 O2(g)     →    8 C(g)   +    10  H2O(g)

Quando a combustão é incompleta, forma-se a fuligem, uma fumaça escura, formada por minúsculas partículas de carvão. É resultante da combustão incompleta, onde o carbono torna-se visível ao sair pelo escapamento dos caminhões. Por isso, é muito importante manter o motor regulado para que entre ar suficiente e a combustão seja completa.

Vamos revisar as reações de combustão nesta aula?

E agora vamos testar nossa aprendizagem através de exercícios:

1) (PUC – SP) 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 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

2) (Vunesp – SP) Dada a equação abaixo:

 H2   +   ½ O2   →   H2O

Podemos afirmar que, durante a sua ocorrência, temos:

a) absorção de calor

b) higroscopia

c) liberação de gás oxigênio

d) perda de água

e) liberação de calor

Gabarito: E

Resolução: a presença de gás oxigênio nos reagentes e a formação de água; característica de uma reação de combustão (ocorrendo a liberação de calor).

3) (Mackienzie – SP) 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(g)

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) 2; 3; ½; 1

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.