الفرق بين الاحتراق الكامل والاحتراق غير الكامل (مع الجدول)

الجوهر الرئيسي لتفاعل الاحتراق هو أنه يشتمل على الأكسجين O وأنه تفاعل طارد للحرارة. تطلق تفاعلات الاحتراق الطاقة على شكل حرارة وضوء. يرجى ملاحظة أنه ضروري لتفاعل احتراق للأكسجين (O2). ومع ذلك ، قد تختلف كمية الأكسجين الموجودة في التفاعل اعتمادًا على المواد المتفاعلة الأخرى والعوامل البيئية الأخرى.

مثال على تفاعل الاحتراق الذي يشمل البروبان والأكسجين كما يلي:

C3H8 (ز) + 5O2 (ز) → 3CO2 (ز) + 4H2O (ز)

يمكن أن تكون تفاعلات الاحتراق من نوعين اعتمادًا على كمية الأكسجين المتاحة للتفاعل.

الاحتراق الكامل مقابل الاحتراق غير الكامل

الفرق بين الاحتراق الكامل والاحتراق غير الكامل هو كمية الأكسجين المتاحة له. إذا كانت الكمية كافية أو أكثر ، فهي تفاعل احتراق كامل وإذا كانت أقل ، فهي تفاعل احتراق غير كامل.

عندما تتوفر كمية كافية أو وفيرة من الأكسجين أثناء عملية الاحتراق ، يُعرف التفاعل باسم تفاعل الاحتراق الكامل. عادة ، يحدث هذا التفاعل مع لهب أزرق بدون دخان.

عندما تكون كمية الأكسجين غير كافية لعملية الاحتراق ، يُعرف التفاعل باسم تفاعل الاحتراق غير الكامل. عادة ما يكون رد الفعل هذا مصحوبًا بلهب أصفر سخام.

جدول المقارنة بين الاحتراق الكامل والاحتراق غير الكامل

معلمات المقارنة	احتراق كامل	احتراق غير كامل
تعريف	تفاعل الاحتراق الذي يحدث في وجود كمية كافية أو وفيرة من الأكسجين. يُعرف أيضًا باسم الاحتراق الكامل.	تفاعل الاحتراق الذي يحدث في وجود كمية غير كافية من الأكسجين.
نوع اللهب	أزرق	أصفر
نوع الدخان	لا دخان	قذرة
منتجات	تنتج عادة ثاني أكسيد الكربون2 (ثاني أكسيد الكربون) كمنتج أساسي.	ينتج عادة ثاني أكسيد الكربون (أول أكسيد الكربون) كمنتج أساسي.
إنتاج الطاقة	ينتج طاقة أكبر مقارنة بالاحتراق غير الكامل عند احتراق نفس المواد المتفاعلة.	ينتج طاقة أقل بالمقارنة مع الاحتراق الكامل عند احتراق نفس المواد المتفاعلة.

ما هو الاحتراق الكامل؟

الاحتراق الكامل هو عملية الاحتراق حيث تكون كمية الأكسجين المتضمنة في العلاقة كافية من حيث الكمية أو أكثر من المطلوب. يلعب الأكسجين دور عامل مؤكسد في هذه الحالة.

عادة ، تحدث هذه التفاعلات مع وجود الهيدروكربونات على الجانب المتفاعل كعوامل اختزال. تتفاعل الهيدروكربونات والأكسجين معًا لتكوين الماء وثاني أكسيد الكربون. المنتجات الأخرى التي نحصل عليها من هذا التفاعل هي الطاقة في شكل حرارة وضوء.

نظرًا لأن الغلاف الجوي يحتوي على 21 ٪ فقط من الأكسجين ، فمن الصعب قليلاً تحقيق الاحتراق الكامل بسهولة. هذا هو السبب ، عندما نحرق أشياء مثل الخشب والورق وغيرها من العناصر المماثلة التي تحتوي على هيدروكربونات فيها ، نرى لهبًا أصفر ، وهو علامة على الاحتراق غير الكامل ، بدلاً من تفاعل الاحتراق الكامل.

فيما يلي بعض الأمثلة على تفاعلات الاحتراق الكامل:

الاحتراق الكامل للميثان:

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

الميثان هنا هو عامل الاختزال الذي يتفاعل مع الأكسجين ، وهو عامل مؤكسد. هذا يعطينا ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين كمنتجات نهائية. لوحظ أن الميثان يستخدم جزيئين من الأكسجين. هذا هو الحد الأدنى من كمية الأكسجين التي يحتاجها الميثان.

احتراق كامل للميثانول:

2CH3OH (ز) + 3O2 (ز) → 2CO2 (ز) + 4H2O (ز)

على غرار المثال أعلاه ، الميثانول هنا أيضًا هو عامل الاختزال ويعمل الأكسجين كعامل مؤكسد. الميثانول هو هيدروكربون أكثر تعقيدًا وبالتالي يتطلب المزيد من جزيئات الأكسجين وينتج المزيد من الماء وثاني أكسيد الكربون.

يعطي الاحتراق الكامل للمادة أكبر قدر ممكن من الطاقة التي يمكن استخلاصها. هذا بسبب احتراق كل المادة بنجاح.

يسمى هذا النوع من الاحتراق أيضًا "الاحتراق النظيف" حيث أن المنتجات الناتجة عن هذا الاحتراق لا تلوث البيئة أو تضر بها بأي شكل من الأشكال ، لأنها مجرد ثاني أكسيد الكربون والماء.

المثال الشائع جدًا الذي نراه على الاحتراق النظيف هو حرق غاز البترول المسال في منازلنا ، حيث ينتج عادةً لهبًا أزرقًا صافًا ولا يوجد دخان.

ما هو الاحتراق غير الكامل؟

تفاعل الاحتراق غير الكامل هو تفاعل تكون فيه كمية الأكسجين الموجودة في التفاعل غير كافية ثم الكمية المطلوبة من الأكسجين اللازمة لتنفيذ التفاعل بطريقة كاملة.

مثل تفاعلات الاحتراق الكامل ، تلعب المواد المتفاعلة نفس الدور ، حيث يكون الأكسجين عامل مؤكسد ، والهيدروكربونات هي عوامل الاختزال.

هذا النوع من التفاعل غير مرغوب فيه في الغالب لأنه يطلق القليل جدًا من الطاقة مقارنة بالتفاعلات الكاملة لنفس المواد. وذلك لأن المادة بأكملها لا تخضع لتفاعل احتراق.

يتميز هذا التفاعل بشكل أساسي بلهب أصفر مع دخان كثيف. النواتج الأولية لهذا التفاعل هي الماء وأول أكسيد الكربون (CO). هذا عامل سلبي للغاية لبيئتنا لأن أول أكسيد الكربون يسبب زيادة الاحتباس الحراري ، وجزيئات أول أكسيد الكربون في الهواء تسبب أنواعًا مختلفة من أمراض الجهاز التنفسي.

عندما تحترق الأجهزة المنزلية أو تشتعل فيها النيران ، فإنها تخضع لرد فعل احتراق غير كامل. يكون أول أكسيد الكربون السام الناتج عديم اللون والرائحة. وهو أمر خطير لأنه قد يسبب الكثير من الضرر حتى قبل أن يتحقق.

بعض أمثلة تفاعل الاحتراق غير الكامل هي:

الاحتراق غير الكامل لغاز البروبان - غاز البترول المسال

2 C3H8 + 9 O2 → 4 CO2 + 2 CO + 8 H2O + حرارة

قد يذكر بعض الأشخاص حقيقة وجود ثاني أكسيد الكربون في جانب المنتج ، وبالتالي سيكون هذا تفاعل احتراق كامل. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه لكي يكون هذا التفاعل تفاعل احتراق كامل ، لا ينبغي أن يكون هناك جزيء واحد من أول أكسيد الكربون.

من الأمثلة الشائعة على الاحتراق غير الكامل حرق الفحم. ينتج عن هذا الكثير من السخام والدخان وبالتالي يتسبب في الكثير من التدهور البيئي. هذا هو السبب في أن استخدام الفحم يتم استخدامه بكمية محدودة لتقليل مستويات التلوث.

الاختلافات الرئيسية بين الاحتراق الكامل والاحتراق غير الكامل

1. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين تفاعلات الاحتراق الكامل والاحتراق غير الكامل في كمية الأكسجين. إذا كانت الكمية كافية أو أكثر ، فسيكون رد فعل كامل ، وإذا كانت أقل من كافية ، فسيكون رد فعل غير كامل.
2. تتميز تفاعلات الاحتراق الكامل عادةً بوجود لهب أزرق وخالي من الدخان. تتميز تفاعلات الاحتراق غير المكتملة بلهب أصفر مدخن وهادئ.
3. تشتمل منتجات التفاعل الكامل بشكل أساسي على ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O). تنتج التفاعلات غير المكتملة أول أكسيد الكربون (CO) والماء (H2O).
4. تعتبر منتجات تفاعل الاحتراق الكامل صديقة للبيئة ولا تسبب تلوثًا في حين أن منتجات تفاعل الاحتراق غير الكامل هي ملوثات رئيسية في عالم اليوم.
5. ينتج تفاعل الاحتراق الكامل طاقة أكثر من تفاعل الاحتراق غير الكامل مع نفس المنتج. وذلك لأن تفاعل الاحتراق الكامل يستخدم المنتج بالكامل ، بينما يستخدم الاحتراق غير الكامل جزءًا منه فقط.

استنتاج

تعتبر تفاعلات الاحتراق جزءًا أساسيًا من حياتنا اليومية ولها دور محوري في الطبيعة. كلا النوعين من تفاعلات الاحتراق التي تمت مناقشتها أعلاه مهمان بالنسبة لنا ، على الرغم من أن تفاعل الاحتراق الكامل قد يبدو أكثر تفضيلًا من تفاعلات الاحتراق غير الكامل ، حيث إنها توفر لنا أكبر قدر ممكن من الطاقة بدون أي تلوث بيئي.

وجدت قدرة تفاعل الاحتراق الكامل على عدم إنتاج أي منتج سام بيئيًا ، مع إعطاء كميات هائلة من الطاقة طريقها إلى صناعة السيارات. يعتبر تفاعل الاحتراق بين الهيدروجين والماء لإنتاج الماء هو المبدأ الرئيسي وراء سيارات الهيدروجين. يمكن أن يسهم الاستخدام الأمثل للوقود والاحتراق المناسب في الحفاظ على بيئتنا.