22 الاحتراق التام والاحتراق غير التام
تجربة موقد بنزن:
- نضع ماء في أنبوبة اختبار ونعرّضها للهب بنزن مع فتح صمام الهواء كاملًا (لهب أزرق) لمدة دقيقة، ثم نغلق صمام الهواء جزئيًا فيتحول اللهب إلى أصفر ونعرّض الأنبوبة له دقيقة.
- مع اللهب الأزرق: تبقى قاعدة الأنبوبة نظيفة.
- مع اللهب الأصفر: تتكوّن طبقة من مسحوق أسود (كربون غير محترق، أي السناج) على قاعدة الأنبوبة.
معلومة:
- الغازات المستخدمة في موقد بنزن والمواقد المنزلية تنتمي إلى الهيدروكربونات، وهي مركبات تتكوّن أساسًا من عنصري الهيدروجين والكربون.
- الغاز الطبيعي يتكوّن أساسًا من الميثان (CH₄)، وغاز البوتاجاز معظمه بروبان وبيوتان.
الاحتراق التام للهيدروكربونات: يحدث عند توافر وفرة من الأكسجين، وينتج ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وكمية كبيرة من الطاقة الحرارية:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + طاقة
الاحتراق غير التام: يحدث عند عدم توافر كمية كافية من الأكسجين، وتعتمد نواتجه على كمية الأكسجين المتاحة. في حالة الميثان:
- 2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O + طاقة (ينتج أول أكسيد الكربون السام)
- CH₄ + O₂ → C + 2H₂O + طاقة (ينتج الكربون "السناج")
ملاحظة مهمة: الاحتراق غير التام لكتلة معينة من الوقود يطلق طاقة حرارية أقل من الاحتراق التام لنفس الكتلة.
✍️ أمثلة محلولة
مثال محلول (7): كم جزيء أكسجين يلزم لاحتراق جزيئين من الميثان؟
- احتراق تام: 2CH₄ + 4O₂ → 2CO₂ + 4H₂O ← 4 جزيئات O₂.
- احتراق غير تام ينتج CO: 2CH₄ + 3O₂ → 2CO + 4H₂O ← 3 جزيئات O₂.
- احتراق غير تام ينتج C: 2CH₄ + 2O₂ → 2C + 4H₂O ← 2 جزيء O₂.
نلاحظ أن النقص في الأكسجين يقلل ما يلزم منه ويغيّر النواتج من CO₂ إلى CO ثم إلى C.
✍️ أمثلة محلولة
مثال محلول (8): احتراق 4 جزيئات ميثان احتراقًا تامًا. نضرب معادلة الاحتراق التام في 2: 4CH₄ + 8O₂ → 4CO₂ + 8H₂O ، فيلزم 8 جزيئات أكسجين.