Verschil tussen complete verbranding en onvolledige verbranding

Belangrijkste verschil - Volledige verbranding versus onvolledige verbranding

Een verbrandingsreactie is een chemische reactie die energie vrijmaakt door de oxidatie van een brandstof. De chemische reacties die energie afgeven worden exotherme reacties genoemd. Aldus zijn verbrandingsreacties exotherm. Een brandstof kan worden geoxideerd met een oxidatiemiddel. Het oxidatiemiddel voor de meeste verbrandingsreacties is atmosferische zuurstof. De energie die vrijkomt bij verbrandingsreacties kan zowel warmte als licht zijn. Energie komt voornamelijk vrij in de vorm van warmte; lichtenergie wordt ook vrijgegeven als een vlam. Verbranding kan op twee manieren plaatsvinden, zoals volledige verbranding en onvolledige verbranding. Het belangrijkste verschil tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding is dat bij volledige verbranding is kooldioxide het enige product dat koolstof bevat, terwijl bij onvolledige verbranding koolmonoxide en koolstofstof als producten worden gevormd.

 Sleutelgebieden gevormd

1. Wat is Complete verbranding
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
2. Wat is onvolledige verbranding
      - Definitie, eigenschappen, voorbeelden
3. Wat zijn de overeenkomsten tussen complete verbranding en onvolledige verbranding
      - Overzicht van gemeenschappelijke functies
4. Wat is het verschil tussen complete verbranding en onvolledige verbranding
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: kooldioxide, koolmonoxide, verbranding, exotherme reactie, vlammen, brandstof, oxidatie, oxidatiemiddel

Wat is Complete verbranding

Volledige verbranding is de volledige oxidatie van brandstof. Deze reactie is zeer exotherm en produceert een hoge hoeveelheid energie en een beperkt aantal producten. Bij het verbranden of verbranden van brandstof worden koolwaterstoffen in de brandstof geoxideerd door zuurstof uit de lucht, waardoor koolstofdioxide (CO₂) en water (H₂O) als producten. De volledige verbranding vindt plaats wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is. In aanwezigheid van zuurstof kunnen koolstofatomen in koolwaterstoffen worden geoxideerd tot koolstofdioxide en waterstof wordt geoxideerd in water. De algemene reactie voor volledige verbranding wordt hieronder gegeven.

Koolwaterstof + zuurstof → koolstofdioxide + water

Voor een brandstof zoals ethanol, kan de volledige verbranding worden gegeven als,

C₂H₅OH_(L)        +     3O_{2 (g)}            → 2CO_{2 (g)}      +     3H₂O_(L)

De volledige verbrandingsreacties resulteren in oxiden van koolstof, zwavel en andere elementen die aanwezig zijn in de brandstof. Koolstof wordt tot koolstofdioxide geoxideerd, terwijl zwavel tot zwaveldioxide wordt geoxideerd. Volledige verbranding resulteert in minder hoeveelheid luchtverontreinigende stoffen. De volledige verbranding kan in het algemeen worden gekenmerkt door een blauwe vlam.

Figuur 01: Een blauwe vlam wordt gemaakt bij volledige verbranding.

Aangezien de atmosfeer slechts voor 21% uit zuurstof bestaat, is er veel lucht nodig om de volledige verbranding te laten plaatsvinden. Hoewel de hoeveelheid bijproducten die het resultaat is van een volledige verbranding laag is, voegt het nog steeds ongunstige emissies toe. Koolstofdioxide is bijvoorbeeld een broeikasgas dat het broeikaseffect veroorzaakt.

Wat is onvolledige verbranding

Onvolledige verbranding is een chemische reactie waarbij een brandstof gedeeltelijk wordt geoxideerd. De onvolledige verbranding vindt plaats wanneer er onvoldoende zuurstof is. Hier is de brandstof onvolledig geoxideerd. Vandaar dat de onvolledige verbranding een aantal bijproducten vormt. Maar de hoeveelheid energie die vrijkomt bij deze verbranding is relatief laag. De belangrijkste producten van onvolledige verbranding zijn onder andere koolmonoxide (CO), koolstofstof (we noemen dit "roet") en water (H.₂O). De algemene formule voor onvolledige verbranding wordt hieronder weergegeven.

Koolwaterstof + zuurstof → Koolmonoxide + koolstof + water

De bijproducten kunnen variëren afhankelijk van de hoeveelheid zuurstof die bij de verbranding betrokken is. Soms levert het bijvoorbeeld alleen koolmonoxide of roet op. Het geeft echter vaak een mengsel van koolmonoxide en roet samen met water.

Een onvolledige verbranding van ethyleen kan bijvoorbeeld resulteren in koolstof en water als bijproducten.

C₂H_{4 (l)}           +         O_{2 (g)}       → 2C_(S)    +     2H₂O_(G)

Onvolledige verbranding van ethanol kan samen met water koolmonoxide en koolstofstof vormen.

C₂H₅OH_(L)     +     2O_{2 (g)}     → 2CO_(G)    +    3H₂O_(L)

C₂H₅OH_(L)     +     O_{2 (g)}       → C_(S)          +    3H₂O_(L)

Figuur 2: Een gele vlam wordt geproduceerd met onvolledige verbranding.

Een onvolledige verbranding wordt gekenmerkt door een gele vlam. Omdat de hoeveelheid energie die vrijkomt bij onvolledige verbranding laag is, is het ongewenst. Bovendien is koolmonoxide dat door deze verbranding wordt geproduceerd een luchtverontreinigende stof en dodelijk voor het menselijk lichaam. Koolmonoxide kan zich met hemoglobine in ons bloed binden en het zuurstoftransport in het lichaam beperken.

Overeenkomsten tussen complete verbranding en onvolledige verbranding

• Zowel volledige verbranding als onvolledige verbranding zijn exotherm.
• Ze produceren warmte en licht terwijl energie wordt gevormd.
• Beide reacties geven water als bijproduct.
• Beide verbrandingstypen omvatten de oxidatie van een brandstof.
• Deze reacties omvatten de combinatie van moleculaire zuurstof met brandstof.
• Beide verbrandingsreacties resulteren in ongunstige gasemissies.
• Ze kunnen vlammen vormen tijdens het branden.

Verschil tussen complete verbranding en onvolledige verbranding

Definitie

Volledige verbranding: Volledige verbranding is de volledige oxidatie van brandstof.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding is de gedeeltelijke oxidatie van brandstof.

Energie vrijgegeven

Volledige verbranding: Volledige verbranding produceert een hoge hoeveelheid energie.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding produceert een lage hoeveelheid energie.

Hoeveelheid betrokken zuurstof

Volledige verbranding: Volledige verbranding vindt plaats wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding treedt op als er niet voldoende zuurstof aanwezig is.

bijproducten

Volledige verbranding: Complete verbranding produceert koolstofdioxide en water als belangrijke bijproducten.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding produceert koolmonoxide, koolstofstof en water als belangrijke bijproducten.

Vlam

Volledige verbranding: Volledige verbranding zorgt voor een blauwgekleurde vlam.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding zorgt voor een geel gekleurde vlam.

Effect op het milieu

Volledige verbranding: Complete verbranding produceert koolstofdioxide dat het broeikaseffect kan veroorzaken.

Onvolledige verbranding: Onvolledige verbranding produceert koolmonoxide dat een luchtverontreinigende stof is.

Conclusie

Verbrandingsreacties zijn exotherme reacties die energie afgeven wanneer brandstof wordt verbrand. Volledige verbranding van een brandstof levert een grote hoeveelheid energie op, terwijl onvolledige verbranding een geringere hoeveelheid energie oplevert. Dit is het belangrijkste verschil tussen volledige verbranding en onvolledige verbranding. Volledige verbranding is erg belangrijk in industriële toepassingen. Onvolledige verbranding wordt gebruikt in huishoudelijke behoeften zoals het verbranden van hout om warmte-energie te produceren voor het koken, enz. Hoewel er een aantal toepassingen bij de verbranding zijn, veroorzaakt het de uitstoot van ongunstige gassen naar het milieu die kunnen werken als luchtverontreinigende stoffen.

Referenties:

1. "GCSE Bitesize: Combustion." BBC. BBC, n.d. Web. Beschikbaar Hier. 24 juli 2017. 
2. "Verbranding." Verbranding. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 24 juli 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "1938298" (Publiek domein) via Pixabay 
2. "1707042" (Public Domain) via Pixabay