Combustão Completa e Incompleta

As reações de combustão são bastante comuns em nosso cotidiano e são também muito importantes, pois elas interferem na evolução de vários setores de nossa sociedade, sendo que o homem foi aprendendo a utilizá-las conforme a necessidade. Por exemplo, o alimento que comemos é preparado por meio da combustão do gás de cozinha, que é formado em grande parte por gás butano (C₄H₁₀), ou por meio da combustão de lenha, carvão e outros combustíveis sólidos.

Outro exemplo que mostra a importância desse tipo de reação é a combustão de combustíveis fósseis, como o petróleo e seus derivados (gasolina, óleo diesel etc), e do etanol e dos biocombustíveis, para a geração de energia em indústrias e nos motores dos automóveis para fazê-los se movimentar.

Portanto, sem as reações de combustão, a sociedade como a conhecemos hoje e o conforto que usufruímos não seriam possíveis. Mas, afinal, o que carateriza uma reação de combustão?

A combustão é caracterizada por três partes necessárias:

1. Combustível: material oxidável que é consumido, isto é, reage com o oxigênio, pegando fogo. Os combustíveis podem ser sólidos (carvão, madeira, papel), líquidos (gasolina, etanol e óleo diesel) e gasosos (gás butano, gás metano);

2. Comburente: geralmente é o oxigênio do ar (O_2(g)), que pode estar na forma pura ou misturado com outros gases, como acontece no caso do ar. Se não houver suprimento de oxigênio suficiente no ar, a reação não ocorre. No ar, temos cerca de 20% de O_2(g), e o limite para que haja combustão é 9% para o carvão e 16% para os demais combustíveis.

   Uma experiência que comprova a veracidade desse fato é quando pegamos uma vela acesa e a tampamos com um copo. Com o passar do tempo, todo O_2(g) do ar é consumido e a vela apaga;

3. Energia (calor): para que a reação de combustão se inicie, é necessária uma fonte de ignição, como uma faísca. Depois que a reação se inicia, a energia liberada na forma de calor providencia a energia necessária para que a reação continue até que todo o combustível ou comburente tornem-se escassos.

Por exemplo, quando fazemos uma fogueira, a madeira usada é o combustível, o oxigênio do ar é o comburente e a fonte de ignição é o fogo que ateamos no início à madeira, que pode ser com um fósforo.

Assim, toda reação de combustão pode ser interrompida se eliminarmos um desses três fatores. Esse princípio é usado em combates a incêndios e é costume representar isso por meio do triângulo de fogo:

Veja como combater um incêndio usando esses três fatores como base:

1. Combustível: retirando o material combustível ou removendo a canalização, a fonte de onde está vindo o combustível, a reação cessa.

2. Comburente: podemos realizar um abafamento, reduzindo a quantidade de O_2(g) e acabar com a combustão. Por exemplo, quando uma pessoa está pegando fogo, o ideal é jogar um cobertor sobre a pessoa e jogá-la no chão, acabando com as chamas. Além disso, isso também é feito quando se usa um extintor de CO_2(g), espuma ou pó químico.

3. Energia (calor): podemos realizar o resfriamento do sistema. Isso é feito, por exemplo, quando jogamos água sobre o fogo.

Visto que as reações de combustão liberam energia na forma de calor, elas são designadas como reações exotérmicas.

Existem dois tipos de combustão, a completa e a incompleta, veja os produtos de cada uma:

• Combustão completa: Os produtos formados são dióxido de carbono (CO_2(g)) e água (H₂O_(v)). Esse tipo de reação ocorre quando há um suprimento suficiente de oxigênio. No caso da combustão de hidrocarbonetos, ocorrem a ruptura total da cadeia carbônica e a oxidação total dos átomos de carbono. Isso significa que o Nox (número de oxidação dos átomos de carbono) aumenta, atingindo o valor máximo.

Veja os exemplos abaixo, em todos os casos são formados CO_2(g) e H₂O_(g), e o Nox do carbono passa de -4 para + 4:

Combustão completa do gás metano:

CH_4(g) + 2 O_2(g) → CO_2(g) + 2 H₂O_(g) + calor

Combustão completa do gás butano:

2 C₄H_10(g) + 13 O_2(g) → 8 CO_2(g) + 10 H₂O_(g) + calor

Combustão completa do isoctano (componente da gasolina):

C₈H_18(g) + 25/2 O_{2 (g)} → 8 CO_2(g) + 9 H₂O_(l)

• Combustão incompleta: Os produtos formados podem ser monóxido de carbono (CO_(g)), água (H₂O_(v)) ou fuligem (C_(s)). O suprimento de oxigênio é insuficiente para consumir todo combustível.

Quando se forma o monóxido de carbono, o Nox do carbono passa de -4 para +2, e quando o produto é a fuligem, o Nox do carbono passa de -4 para zero. Observe:

Combustões incompletas do metano:

CH_4(g) + 3/2 O_2(g) → CO_(g) + 2 H₂O_(g)
CH_4(g) + O_2(g) → C_(s) + 2 H₂O_(g)

Combustões incompletas do butano:

C₄H_10(g) + 9 O_2(g) → 8 CO_(g) + 10 H₂O_(g)
C₄H_10(g) + 5 O_2(g) → 8 C_(g) + 10 H₂O_(g)

Combustões incompletas do isoctano:

C₈H_18(g) + 17/2 O_{2 (g)} → 8 CO _(g) + 9 H₂O_(l)
C₈H_18(g) + 9/2 O_{2 (g)} → 8 C _(g) + 9 H₂O_(l)

_{Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química}