COMBUSTIBILIDADE: PONTO DE FULGOR E CARACTERÍSTICAS - QUÍMICA - 2024

A combustibilidade é o grau de reatividade de um composto para reagir vigorosamente de maneira exotérmica com oxigênio ou outro agente oxidante (oxidante). Não se aplica apenas a substâncias químicas, mas também a uma ampla gama de materiais, que são classificados por códigos de construção com base nele.

Portanto, a combustibilidade é extremamente importante para estabelecer a facilidade com que a matéria queima. A partir daqui, substâncias ou compostos inflamáveis, combustíveis e não combustíveis são liberados.

Fonte: Pxhere

A combustibilidade do material depende não apenas de suas propriedades químicas (estrutura molecular ou estabilidade das ligações), mas também de sua relação superfície-volume; ou seja, quanto maior a área de superfície de um objeto (como poeira lamacenta), maior sua tendência a queimar.

Visualmente, seus efeitos incandescentes e flamejantes podem ser impressionantes. As chamas com seus tons de amarelo e vermelho (azul e outras cores), são indicativas de uma transformação latente; Embora anteriormente se acreditasse que os átomos da matéria foram destruídos no processo.

Os estudos do fogo, assim como o da combustibilidade, envolvem uma densa teoria da dinâmica molecular. Além disso, o conceito de autocatálise participa, pois o calor da chama “alimenta” a reação para que ela não pare até que todo o combustível tenha reagido.

Por isso talvez o fogo às vezes dê a impressão de estar vivo. No entanto, em um sentido estritamente racional, o fogo nada mais é do que energia manifestada na luz e no calor (mesmo com a imensa complexidade molecular ao fundo).

Flash ou ponto de ignição

Conhecida em inglês como Flash Point, é a temperatura mínima na qual uma substância se inflama para iniciar a combustão.

Todo o processo de fogo começa com uma pequena faísca, que fornece o calor necessário para superar a barreira de energia que impede a reação de ser espontânea. Caso contrário, o contato mínimo de oxigênio com um material faria com que ele queimasse, mesmo sob temperaturas de congelamento.

O ponto de fulgor é o parâmetro para definir o quão combustível uma substância ou material pode ou não ser. Portanto, uma substância altamente combustível ou inflamável tem um baixo ponto de fulgor; ou seja, requer temperaturas entre 38 e 93ºC para queimar e desencadear o fogo.

A diferença entre uma substância inflamável e uma substância combustível é regida pelo direito internacional. Sendo assim, as faixas de temperatura consideradas podem variar em valor. Além disso, as palavras 'combustibilidade' e 'inflamabilidade' são intercambiáveis; mas eles não são 'inflamáveis' ou 'combustíveis'.

Uma substância inflamável tem um ponto de inflamação inferior em comparação com uma substância combustível. Por esse motivo, as substâncias inflamáveis ​​são potencialmente mais perigosas do que os combustíveis e seu uso é estritamente supervisionado.

Diferenças entre combustão e oxidação

Ambos os processos ou reações químicas consistem em uma transferência de elétrons da qual o oxigênio pode ou não participar. O gás oxigênio é um poderoso agente oxidante, cuja eletronegatividade torna sua dupla ligação O = O reativa, que, após aceitar elétrons e formar novas ligações, libera energia.

Assim, em uma reação de oxidação, o O ₂ ganha elétrons de qualquer substância suficientemente redutora (doador de elétrons). Por exemplo, muitos metais em contato com o ar e a umidade acabam enferrujando. A prata escurece, o ferro fica vermelho e o cobre pode até ficar com a cor pátina.

No entanto, eles não emitem chamas ao fazê-lo. Nesse caso, todos os metais teriam uma combustibilidade perigosa e os edifícios queimariam com o calor do sol. É aqui que reside a diferença entre combustão e oxidação: a quantidade de energia liberada.

Na combustão, ocorre uma oxidação onde o calor liberado é autossustentável, brilhante e quente. Da mesma forma, a combustão é um processo muito mais acelerado, uma vez que qualquer barreira energética entre o material e o oxigênio (ou qualquer substância oxidante, como permanganatos) é superada.

Outros gases, como Cl ₂ e F _2, podem iniciar reações de combustão vigorosamente exotérmicas. E entre os líquidos ou sólidos oxidantes estão o peróxido de hidrogênio, H ₂ O ₂, e o nitrato de amônio, NH ₄ NO ₃.

Características de um combustível

Como acabamos de explicar, ele não deve ter um ponto de fulgor muito baixo e deve ser capaz de reagir com oxigênio ou oxidante. Muitas substâncias entram neste tipo de material, principalmente vegetais, plásticos, madeira, metais, gorduras, hidrocarbonetos, etc.

Alguns são sólidos, outros líquidos ou efervescentes. Os gases, em geral, são tão reativos que são considerados, de acordo com a definição, como substâncias inflamáveis.

-Gás

Os gases são os que queimam com muito mais facilidade, como hidrogênio e acetileno, C ₂ H ₄. Isso ocorre porque o gás se mistura muito mais rápido com o oxigênio, o que equivale a uma área de contato maior. Você pode facilmente imaginar um mar de moléculas gasosas colidindo umas com as outras exatamente no ponto de ignição ou ignição.

A reação dos combustíveis gasosos é tão rápida e eficaz que explosões são geradas. Por isso, vazamentos de gás representam uma situação de alto risco.

No entanto, nem todos os gases são inflamáveis ​​ou combustíveis. Por exemplo, gases nobres, como argônio, não reagem com o oxigênio.

A mesma situação ocorre com o nitrogênio, devido à sua forte ligação tripla N≡N; no entanto, ele pode se romper sob condições extremas de pressão e temperatura, como aquelas encontradas em uma tempestade elétrica.

-Sólido

Como é a combustibilidade dos sólidos? Qualquer material sujeito a altas temperaturas pode pegar fogo; entretanto, a velocidade com que isso ocorre depende da relação superfície / volume (e outros fatores, como o uso de películas protetoras).

Fisicamente, um sólido sólido leva mais tempo para queimar e espalha menos fogo porque suas moléculas entram em menos contato com o oxigênio do que um sólido laminar ou pulverizado. Por exemplo, uma fileira de papel queima muito mais rápido do que um bloco de madeira com as mesmas dimensões.

Além disso, uma pilha de pó de ferro queima mais vigorosamente do que uma folha de ferro.

Compostos orgânicos e metálicos

Quimicamente, a combustibilidade de um sólido depende de quais átomos o compõem, de seu arranjo (amorfo, cristalino) e da estrutura molecular. Se for composto principalmente de átomos de carbono, mesmo com uma estrutura complexa, a seguinte reação ocorrerá durante a queima:

C + O ₂ => CO ₂

Mas os carbonos não estão sozinhos, mas acompanhados por hidrogênios e outros átomos, que também reagem com o oxigênio. Assim, H ₂ O, SO ₃, NO ₂ e outros compostos são produzidos.

No entanto, as moléculas produzidas na combustão dependem da quantidade de oxigênio em reação. Se o carbono, por exemplo, reage com um déficit de oxigênio, o produto é:

C + 1 / 2O ₂ => CO

Observe que entre o CO ₂ e o CO, o CO ₂ é mais oxigenado, porque tem mais átomos de oxigênio. Portanto, as combustões incompletas geram compostos com menor número de átomos de O, em comparação com os obtidos na combustão completa.

Além do carbono, pode haver sólidos metálicos que resistem a temperaturas ainda mais altas antes da queima e dar origem aos seus óxidos correspondentes. Ao contrário dos compostos orgânicos, os metais não liberam gases (a menos que tenham impurezas), pois seus átomos estão confinados à estrutura metálica. Eles queimam onde estão.

Líquidos

A combustibilidade dos líquidos depende da sua natureza química, assim como do seu grau de oxidação. Líquidos altamente oxidados, sem muitos elétrons para doar, como água ou tetrafluorocarbono, CF ₄, não queimam significativamente.

Mas, ainda mais importante do que essa característica química, é sua pressão de vapor. Um líquido volátil tem alta pressão de vapor, o que o torna inflamável e perigoso. Por quê? Porque as moléculas gasosas "rondando" a superfície do líquido são as primeiras a queimar e representam o foco do fogo.

Os líquidos voláteis são caracterizados por odores fortes e seus gases ocupam rapidamente um grande volume. A gasolina é um exemplo claro de líquido altamente inflamável. E quando se trata de combustíveis, o diesel e outras misturas de hidrocarbonetos mais pesados ​​estão entre os mais comuns.

A água

Alguns líquidos, como a água, não podem queimar porque suas moléculas gasosas não podem entregar seus elétrons ao oxigênio. Na verdade, ele é usado instintivamente para apagar chamas e é uma das substâncias mais aplicadas pelos bombeiros. O intenso calor do fogo é transferido para a água, que o aproveita para passar à fase gasosa.

Eles foram vistos em cenas reais e fictícias como o fogo queima na superfície do mar; entretanto, o combustível real é o óleo ou qualquer óleo imiscível com água e flutuando na superfície.

Todos os combustíveis que possuem um percentual de água (ou umidade) em sua composição, têm como consequência uma diminuição em sua combustibilidade.

Novamente, isso ocorre porque parte do calor inicial é perdido pelo aquecimento das partículas de água. Por esse motivo, os sólidos úmidos não queimam até que seu conteúdo de água seja removido.

Referências

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