Verbranding

Een verbrandingsreactie, of kortweg verbranding, is een reactie van een stof met zuurstof, waarbij meestal vuurverschijnselen waarneembaar zijn.
Het is waarschijnlijk de bekendste en meest spectaculaire chemische reactie, die onder andere optreedt bij de productie van energie en warmte uit fossiele brandstoffen.
In de vorige paragraaf hebben we een aantal voorbeelden gegeven van verbrandingsreacties.
Hier gaan we in op de kenmerken van verbrandingsreacties.
 

Verbranding, een exotherme reactie

Verbrandingsreacties zijn altijd exotherm. Vuurverschijnselen kunnen zich voordoen in de vorm van vlammen, gloeien of vonken. Vlammen ontstaan wanneer een gas of damp met zuurstof reageert.
Door de hoge temperatuur zendt het reagerend gasmengsel (blauwig) licht uit.
Een vlam is een massa gloeiend gas. Een voorbeeld is het verbranden van aardgas.
Bij de verbranding van een vaste stof, die vrijwel niet verdampt, zien we geen vlammen.
De reactie met zuurstofgas vindt alleen aan het oppervlak van de vaste stof plaats.
Door de hoge temperatuur zendt de reagerende vaste stof wel licht uit en gloeit.
Een voorbeeld is het verbranden van koolstof (houtskool).
Een vonk is een wegspringend deeltje van een gloeiende vaste stof.

 

Voorwaarden voor verbranding

Om een verbrandingsreactie te kunnen laten plaatsvinden is nodig:
 
Brandbare stof
 
Het zuurstofgas van de lucht levert O atomen, die nieuwe moleculen vormen met de moleculen waaruit de brandbare stof bestaat.
Die nieuwe moleculen zijn de reactieproducten (de verbrandingsproducten) en heten oxiden.
 
 
Voldoende zuurstof
 
Een stof verbrandt zelden in zuiver zuurstofgas. Meestal verbrandt een stof in lucht.
Schone droge lucht bevat ongeveer 21 % zuurstof. De overige bestanddelen van lucht (78 % stikstof en ca. 1 % andere gassen, vooral Ar en CO2) doen niet mee met de verbrandingsreactie.
 
 
Ontbrandingstemperatuur
 
Onder ontbrandingstemperatuur verstaan we de temperatuur die een brandbare stof minimaal moet hebben om te kunnen branden.
 
 

Brand!

De vrijkomende reactiewarmte bij een verbrandingsreactie zorgt voor een voortgaan van de reactie.
Bij een brand verloopt de reactie steeds heftiger.
 
Voor een brand is, net als bij een beheerste verbranding, het volgende nodig: brandbaar materiaal, zuurstof (lucht) en een minimale temperatuur om de brandstof aan te steken.
Vooral de ontsteking is essentieel.
De wereld is immers vol met brandbaar materiaal en lucht.
Pas een vlam of vonk of een opgelopen temperatuur doet de verbrandingsreactie starten.
 
Brandbare gassen en vluchtige stoffen zijn gemakkelijk in brand te steken.
Dat is te begrijpen omdat er goed contact mogelijk is tussen de moleculen van de brandbare stof en de zuurstofmoleculen van de lucht.
Vaste brandstoffen ontbranden meestal moeilijker.
 
Wanneer de verbranding eenmaal is gestart, gaat hij vanzelf verder.
Bij het verbranden komt immers warmte vrij en daardoor wordt de nog niet aangetaste brandbare stof ook 'aangestoken'.
De vrijkomende reactiewarmte maakt dus verder aansteken door ons overbodig.
Sterker: het 'aansteken' gaat steeds beter en steeds sneller, want door de toenemende verbranding komt er voortdurend meer en meer warmte vrij.
 
Bij brand ontstaan vaak giftige gassen(koolstofmono-oxide: CO) en vooral rook: halfverbrande producten in de vorm van kleine vaste deeltjes, zwevend in de lucht (aerosolen).
De meeste slachtoffers van brand overlijden door vergiftiging en verstikking en niet zozeer door de hoge
temperatuur.
 

Blussen

Het blussen van een brand komt neer op drie principes, die nauw aansluiten bij de drie voorwaarden voor een
verbranding:
  • weghalen van de brandstof;
  • afsluiten van de lucht (zuurstof);
  • verlagen van de temperatuur.
Het belangrijkste en goedkoopste blusmiddel is water.
Ook CO2 (koolstofdioxide), te koop in cilinders, is een goed blusmiddel.