Combustao

Introdução

A combustão ocorre da reação química entre dois ou mais reagentes (combustíveis e

comburentes) com grande liberação de energia (exotérmica) na forma de calor. Os combustíveis são hidrocarbonetos enquanto nos comburentes, o oxigênio é o mais usado com a função de oxidar o combustível usado. (1)

O calor liberado na equação de combustão de uma substancia é o seu calor de combustão, o calor de combustão é igual ao - ∆Hº da reação escrita na direção mostrada, por convenção:

∆Hº = H º produtos – H º reagentes

Em que Hº é o conteúdo de calor ou entalpia de um composto em seu estado-padrão, ou seja, o gás líquido puro ou o sólido cristalino a uma pressão de 1 atm. Em um processo exotérmico, a entalpia dos produtos é menor que a dos materiais de partida e ∆Hº é um número negativo.

Os calores de combustão podem ser utilizados para medir a estabilidade relativa de hidrocarbonetos isoméricos. Eles nos dizem não apenas qual o isômero é mais estável do que o outro, mas em quanto.

A energia potencial é comparável à entalpia; é a energia que uma molécula tem excluído a sua energia cinética. Uma molécula com mais energia potencial é menos estável do que um isômero com menos energia potencial. (5)

Dentro da reação de combustão, temos dois tipos de reação:

- Reação de combustão completa, onde ocorre à ruptura da cadeia carbônica e a oxidação total de todos os átomos de carbono da cadeia carbônica, produtos formados são CO2 (dióxido de carbono) e H2O(água) e produtos saturados com átomos de oxigênio;

- Reação de combustão incompleta, onde não existe quantidade suficiente de comburentes (oxigênio) para queimar todo o combustível usado, produtos formados são CO (monóxido de carbono) e H2O (água) e os produtos possuem capacidade de absorver mais oxigênio caso uma nova reação de combustão lhe seja promovida (1,2).

Na indústria, as reações de combustão acontecem a todo o momento e possuem finalidades variadas: desde a geração de vapor para movimentar turbinas e equipamentos, até o fornecimento de energia para iniciar novas reações em casa ao cozinhar, utiliza-se gás, onde ocorre a reação de combustão do gás (Propano, Butano ou Natural) e no carro, com a combustão de gasolina para se locomover o automóvel e etc (1,3). A reação de combustão tem como efeito a liberação de energia (reação exotérmica) para o ambiente que é usado em nosso dia a dia (3). Verificamos também que a própria respiração é um processo de combustão, onde ocorre a “queima de alimentos” que libera energia necessária para as atividades realizadas pelos organismos. Uma vez iniciada a combustão, os gases envolvidos reagem em cadeia alimentando a combustão, ocorrendo à transmissão de calor de uma partícula para as outras.

A solidificação é a transformação física exotérmica de uma substância. Após perderem calor, as forças repulsivas intermoleculares do estado sólido diminuem até se tornarem próximas às forças atrativas, sendo assim, o grau de movimentação das partículas diminui até que o poço de potencial perca energia e atinja um raio médio que não permita o escoamento de partículas. Aparecem pequenos cristais, conhecidos como "germes de nucleação", em torno dos quais as partículas irão se agregar, compactando-as de certa forma, e a partir daí, caso se trate de um cristal de substância pura ou de uma mistura eutética (ebulição variável), a temperatura se manterá constante e apenas haverá formação do estado sólido gradativamente.

Para que a solidificação ocorra, a energia extraída do sistema deve ser suficientemente grande para suprir uma variação positiva da energia potencial e, no caso daqueles sem fusão constante, uma variação negativa da energia cinética das moléculas capaz de fortalecer a atração eletrostática de umas sobre as outras, permitindo um raio médio pequeno frente as dimensões das partículas, dentro de certos limites, o qual corresponde à propriedade da solidez, sem que as partículas saiam de suas posições relativas umas às outras.(6)

Diagrama genérico de solidificação:

Diagramas de misturas em que energia se distribui entre aumentar a energia potencial e diminuir a energia cinética:

Objetivo

O objetivo do experimento é determinar o calor de combustão e o de solidificação da parafina.

Materiais e Métodos

Materiais:

- 1 Balança analítica

- 1 placa de aquecimento

- vela

- Parafina

- 1 termômetro

- 1 béquer de vidro de 50 mL

- 1 béquer de vidro de 250 mL

- 1 lata de refrigerante

- 1 lata de leite em pó

- 1 mufa

- 1 garra

- 1 suporte universal

- 1 pinça de madeira

Métodos:

Primeira parte:

3.1 Calor de combustão da vela

1. Prendeu-se uma vela na lata de leite em pó e pesou-se esse sistema (vela + lata maior), anotou-se na o valor na folha de dados.

2. Pesou-se a lata de refrigerante vazia e, em seguida, adicionou-se água destilada até a metade

da lata. Pesou-se novamente.

3. Montou-se o calorímetro, e mediu-se a temperatura da água.

4. Acendeu-se a vela e deixou-se aquecer a água do calorímetro (lata de refrigerante) durante

aproximadamente 5 minutos. Após esse intervalo de tempo, apagou-se a vela cuidadosamente para não perder massa. Agitou-se a água com o próprio termômetro