Esame tecnologia di chimica applicata
Combustibili
Un combustibile è una sostanza che, in opportune condizioni, reagisce con un comburente (di
solito O₂) sviluppando calore.
Dal punto di vista chimico, la combustione è sempre:
• una reazione di ossidazione
• il combustibile è la sostanza ossidabile
• il comburente è la sostanza ossidante
Combustibile + O2 → Prodotti ossidati + calore.
Combustibile chimico ≠ combustibile industriale, non tutte le sostanze ossidabili
sono combustibili industriali. Per essere usato tecnicamente, un combustibile deve avere:
• costo contenuto
• facilità di estrazione o preparazione
• velocità di combustione adeguata
• assenza (o contenimento) di prodotti tossici
Per questo idrogeno, carbone, metano sì, magnesio, sodio no (troppo reattivi / pericolosi /
costosi).
La combustione non è istantanea, ma avviene in fasi:
1. Miscelazione: combustibile + aria devono essere ben distribuiti
2. Pre-combustione (400–600 °C): si formano radicali liberi molto reattivi
3. Combustione vera e propria: reazioni rapide di ossidazione
4. Post-fiamma: raffreddamento dei fumi e ricombinazione finale
Termodinamica della combustione: ΔU e ΔH
Combustione a volume costante, sistema chiuso (es. bomba calorimetrica), non c’è lavoro di
espansione 𝑄!= Δ𝑈
Combustione a pressione costante, sistema aperto (forni, motori, caldaie) 𝑄"= Δ𝐻
Relazione fondamentale Δ𝐻 − Δ𝑈 = 𝑝(𝑉
#− 𝑉
$)
oppure, per gas ideali:Δ𝐻 − Δ𝑈 = 𝑅(𝑛%&'( − 𝑛&)*+)𝑇
questa formula spiega perché il potere calorifico cambia tra:
• volume costante
• pressione costante
Entalpia di combustione (legge di Hess): è la variazione do entalpia associata alla combustione
completa, di una mole di sostanza, un reagente e prodotti allo stato standard.
Per una reazione di combustione: Δ𝐻,'-.
∘= ∑𝜈0Δ𝐻
1, %&'('330
∘− ∑𝜈4Δ𝐻
1, &)*+)530
∘
