A combustibilidade é o grau de reatividade de um composto que reage vigorosamente exotermicamente com oxigênio ou outro agente oxidante (agente 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 nela.
Portanto, a combustibilidade é extremamente importante para estabelecer a facilidade com que o material queima. Resulta de substâncias ou compostos inflamáveis, combustíveis e não combustíveis.
A combustibilidade do material depende não apenas de suas propriedades químicas (estrutura molecular ou estabilidade da ligação), mas também de sua relação volume-superfície; isto é, quanto mais um objeto tiver uma área de superfície maior (como é o caso da poeira de lama), maior será sua tendência a queimar.
Visualmente, seus efeitos incandescentes e flamejantes podem ser impressionantes. Chamas com seus tons de amarelo e vermelho (azul e outras cores) são indicativas de uma transformação latente; embora anteriormente se acreditasse que átomos de matéria foram destruídos no processo.
Estudos de fogo, bem como de combustibilidade, implicam uma teoria densa da dinâmica molecular. Além disso, o conceito de autocatálise participa , porque o calor da chama “alimenta” a reação para que não pare até que todo o combustível tenha reagido
Por essa razão, talvez o fogo às vezes dê a impressão de estar vivo. No entanto, em um sentido racional estrito, o fogo nada mais é do que energia manifestada na luz e no calor (mesmo com a imensa complexidade molecular do fundo).
Ponto de ignição ou flash
Conhecida em inglês como Ponto de inflamação , é a temperatura mínima na qual uma substância se inflama para iniciar a combustão.
Todo o processo de incêndio começa com uma pequena faísca, que fornece o calor necessário para superar a barreira de energia que impede que a reação seja espontânea. Caso contrário, o contato mínimo de oxigênio com um material faria com que ele queimasse mesmo sob temperaturas congelantes.
O ponto de inflamação é o parâmetro para definir como uma substância ou material pode ser combustível ou não. Portanto, uma substância altamente combustível ou inflamável tem um baixo ponto de inflamação; isto é, requer temperaturas entre 38 e 93ºC para queimar e provocar um incêndio.
A diferença entre uma substância inflamável e combustível é regida pelas leis internacionais. Assim, as faixas de temperatura consideradas podem variar de valores. Além disso, as palavras ‘combustibilidade’ e ‘inflamabilidade’ são intercambiáveis; mas eles não são ‘inflamáveis’ ou ‘combustíveis’.
Uma substância inflamável tem um ponto de inflamação mais baixo comparado ao de uma substância combustível. Por esse motivo, as substâncias inflamáveis são potencialmente mais perigosas 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 na qual o oxigênio pode ou não participar. O gás oxigênio é um poderoso agente oxidante, cuja eletronegatividade reage com sua ligação dupla O = O, que após aceitar elétrons e formar novas ligações libera energia.
Assim, em uma reação de oxidação, o O 2 ganha os elétrons de qualquer substância suficientemente redutora (doador de elétrons). Por exemplo, muitos metais em contato com o ar e a umidade acabam oxidando. A prata escurece, o ferro fica avermelhado e o cobre pode até virar pátina.
No entanto, eles não liberam 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. Além disso, a combustão é um processo muito mais acelerado, porque qualquer barreira de energia 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 oxidantes líquidos ou sólidos são o peróxido de hidrogénio, H 2 O 2 , e nitrato de amónio, NH 4 NO 3 .
Características de um combustível
Como acabamos de explicar, ele não deve ter um ponto de inflamação muito baixo e deve poder reagir com oxigênio ou oxidante. Muitas substâncias entram neste tipo de materiais, especialmente vegetais, plásticos, madeira, metais, gorduras, hidrocarbonetos, etc.
Alguns são sólidos, outros líquidos ou refrigerantes. Os gases, em geral, são tão reativos que são considerados, de acordo com a definição, como substâncias inflamáveis.
-Gases
Os gases queimam mais facilmente, como hidrogênio e acetileno, C 2 H 4 . Isso ocorre porque o gás se mistura muito mais rápido com o oxigênio, o que é igual a uma área de contato maior. Você pode facilmente imaginar um mar de moléculas gasosas colidindo umas com as outras no ponto de ignição ou inflamação.
A reação dos combustíveis gasosos é tão rápida e eficaz que são geradas explosões. Por esse motivo, vazamentos de gás representam uma situação de alto risco.
No entanto, nem todos os gases são inflamáveis ou combustíveis. Por exemplo, gases nobres, como o argônio, não reagem com o oxigênio.
A mesma situação ocorre com o nitrogênio, devido à sua forte ligação tripla N≡N; no entanto, pode quebrar sob condições extremas de pressão e temperatura, como as encontradas em uma tempestade.
-Sólidos
Como é a combustibilidade dos sólidos? Qualquer material sujeito a altas temperaturas pode pegar fogo; no entanto, a velocidade com que depende depende da relação superfície-volume (e outros fatores, como o uso de filmes de proteção).
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 linha de papel queima muito mais rápido que um bloco de madeira do mesmo tamanho.
Da mesma forma, uma pilha de pó de ferro queima com maior vigor em comparação com uma chapa de ferro.
Compostos orgânicos e metálicos
Quimicamente, a combustibilidade de um sólido depende de quais átomos o compõem, seu arranjo (amorfo, cristalino) e estrutura molecular. Se for composto principalmente de átomos de carbono, mesmo com uma estrutura complexa, a seguinte reação ocorrerá na 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 ocorre H 2 O, SO 3 , NO 2 , e outros compostos.
No entanto, as moléculas produzidas em combustão dependem da quantidade de oxigênio reagente. 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 possui mais átomos de oxigênio. Portanto, combustões incompletas geram compostos com um número menor de átomos de O, em comparação com os obtidos em combustão completa.
Além do carbono, pode haver sólidos metálicos que resistem a temperaturas ainda mais altas antes de queimar e causar os óxidos correspondentes. Ao contrário dos compostos orgânicos, os metais não liberam gases (a menos que tenham impurezas), pois seus átomos estão confinados à estrutura do metal. Eles queimam onde estão.
Líquidos
A combustibilidade dos líquidos depende de sua natureza química, assim como seu grau de oxidação. Líquidos muito oxidados, sem muitos elétrons para doar, como água ou tetrafluorocarbono, CF 4 , não queimam significativamente.
Mas, ainda mais importante que essa característica química, é a pressão do vapor. Um líquido volátil tem uma alta pressão de vapor, o que o torna inflamável e perigoso. Porque Porque as moléculas gasosas “penduradas” na superfície do líquido são as primeiras a queimar e representam o foco do fogo.
Os líquidos voláteis são diferenciados pela emissão de odores fortes e seus gases rapidamente ocupam um grande volume. A gasolina é um exemplo claro de um líquido altamente inflamável. E em relação aos combustíveis, o diesel e outras misturas mais pesadas de hidrocarbonetos estão entre os mais comuns.
A água
Alguns líquidos, como a água, não podem queimar porque suas moléculas gasosas não podem transferir seus elétrons para o oxigênio. De fato, é usado instintivamente para apagar as chamas e é uma das substâncias mais aplicadas pelos bombeiros. O calor intenso do fogo é transferido para a água, que o utiliza para passar para a fase gasosa.
Eles viram em cenas reais e fictícias como o fogo queima na superfície do mar; no entanto, o combustível real é o óleo ou qualquer óleo imiscível com água e que flutua na superfície.
Todos os combustíveis que possuem uma porcentagem de água (ou umidade) em sua composição têm como conseqüência uma diminuição em sua combustibilidade.
Isso se deve, novamente, a que parte do calor inicial é perdida pelo aquecimento das partículas de água. Por esse motivo, os sólidos úmidos não queimam até eliminar o conteúdo de água.
Referências
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- Quimicas.net (2018). Exemplos de substâncias inflamáveis. Recuperado de: quimicas.net