SK - H4

Verbranding

Voor een verbranding heb je zuurstof, een brandstof en een ontbrandingstemperatuur nodig. Elke verbranding is een reactie van een brandstof met zuurstof.

Bij een volledige verbranding is er veel zuurstof aanwezig. Bij een onvolledige verbranding is er weinig zuurstof in de lucht.

De reactieproducten van een verbranding zijn oxiden (moleculen met zuurstofatomen). Elk element van de brandstof vormt een nieuwe stof met zuurstof. Bij koolstof (C) is dit CO₂, bij waterstof (H) is dit H₂O en bij zwavel (S) is dit SO₂.

Bij een onvolledige verbranding ontstaat er naast CO₂ ook nog CO (koolmonoxide) en roet (C).

De verbranding van methaan (CH₄) is dus CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂0.

Je kunt de aanwezigheid met stoffen aantonen met een reagens. Het reagens geeft een kleurverandering of een andere waarneming als de stof aanwezig is. Je kunt koolstofdioxide aantonen met kalkwater (het kalkwater wordt troebel). Water kun je aantonen met custardpoeder (kleurt geel) en met kopersulfaat (kleurt blauw).

Veel brandstoffen bestaan uit koolstof en waterstof. Deze stoffen zijn koolwaterstoffen. Bij de verbranding van koolwaterstoffen ontstaat dus altijd CO₂ en H₂O.

De grenswaarde van een giftige stof geeft aan hoeveel mg er maximaal in een bepaald volume mag zijn. Hoe lager deze waarde, hoe giftiger een stof. Koolstofmonoxide is erg giftig. Het is bovendien kleurloos en geurloos, waardoor het niet opvalt.

Brandstoffen

Plantenresten in de bodem worden bij hoge temperatuur en onder hoge druk zijn omgezet in fossiele brandstoffen. Plantaardige brandstoffen (gemaakt uit biomassa) zijn biobrandstoffen. Voorbeelden hiervan zijn biogas (voornamelijk CH₄ (methaan), gemaakt door vergisting van afval) en bio-ethanol (gemaakt door vergisting van glucose).

Fossiele brandstoffen zijn miljoenen jaren geleden gevormd. Tijdens hun levensduur namen ze koolstofdioxide op door fotosynthese (koolstofdioxide en water wordt glucose en zuurstof). Omdat we de brandstoffen nu verbranden verstoren we het evenwicht in de atmosfeer. Dit is de trage koolstofkringloop.

Bij het gebruik van biomassa is de tijd tussen opname van koolstofdioxide en verbranding kort, waardoor de hoeveelheid koolstofdioxide niet verandert.

Door de toegenomen hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht hebben we te maken met het versterkt broeikaseffect. Hierdoor verandert het klimaat.¹

Door de uitstoot van zwaveldioxide (SO₂) ontstaat zwavelzuur. Door de uitstoot van stikstofoxiden (NO_x) ontstaat salpeterzuur. Deze 2 stoffen zorgen voor zure regen. Hierdoor kunnen ecosystemen worden aangetast.

De zuurheid van een oplossing geef je aan met de zuurgraad (pH). Stoffen met een pH van 7 zijn neutraal. Een stof met een pH onder de 7 is zuur, en een pH boven de 7 is basisch. Rodekoolsap is een indicator voor de pH van een stof.

Explosies en energie

Een explosie is een snelle verbranding. Een explosie kan alleen ontstaan bij de juiste verhouding tussen zuurstof en brandstof. Waterstof is een energiedrager: bij het maken van waterstof is elektriciteit nodig. Waterstof is dus alleen duurzaam als de gebruikte elektriciteit ook duurzaam is.

In een energiediagram staat de chemische energie van beginstoffen en eindproducten. Het beginniveau is het energieniveau van de beginstoffen. Het eindniveau het energieniveau van de reactieproducten.

De reactiewarmte (ΔE) is het verschil in energie tussen het begin- en eindniveau.

Bij een exotherme reactie komt energie vrij. Het eindniveau is dus lager dan het beginniveau. Een exotherme reactie heeft een negatieve ΔE. Een verbranding is altijd exotherm. Bij een endotherme reactie is energie nodig. Het eindniveau is dus hoger dan het beginniveau en er is een positieve ΔE.

Veel reacties hebben energie nodig om een reactie op gang te brengen: de activeringsenergie (E_act). De activeringsenergie brengt de beginstoffen in de geactiveerde toestand.