Spalanie węglowodorów- wzór
Wszystkie węglowodory spalają się całkowicie w tlenie, z utworzeniem odpowiednich ilości dwutlenku węgla i wody. Ogólną reakcję całkowitego spalania węglowodoru o wzorze sumarycznym CxHy, można zapisać równaniem (1). Liczbę cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki węglowodoru CxHy, w równaniu (1) oznaczoną jako n, można wyliczyć łatwo ze wzoru (2) – zależy ona od ilości atomów węgla i wodoru w cząsteczce węglowodoru.
(1)
(2)
Przykład:
Propan, węglowodór o wzorze C3H8, spala się całkowicie według równania (3);
(3)
W tym równaniu liczba atomów węgla w cząsteczce (x) wynosi 3, a liczba atomów wodoru (y) wynosi 8. Dlatego liczbę cząsteczek tlenu potrzebnych do spalenia 1 cząsteczki propanu obliczamy, podstawiając x i y do równania 2:
Jest to zgodne z wartością zapisaną w uzgodnionym równaniu (3).
Podobnie do wyżej opisanego wzoru ogólnego (prawdziwego dla wsystkich węglowodorów), opisać można spalanie wszystkich podstawowych klas węglowodorów - alkanów, alkenów i alkinów. Odpowiednie równania i przykłady opisane sa poniżej.
Alkany
Reakcję całkowitego spalania alkanu o wzorze sumarycznym , można zapisać równaniem (4). Ilość cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki alkanu, w równaniu (1) oznaczoną jako n, można wyliczyć łatwo ze wzoru (5) – jest ona zależna od liczb atomów węgla i wodoru w cząsteczce.
(4)
(5)
Spalają się także półspaloanie do tlenku węgla (rówanie 6) oraz niecałkowite spalanie do sadzy (równanie 7)
(6)
(7)
Alkeny- węglowodory nienasycone o wzorze ogólnym spalać mogą się także na trzy sposoby jak alkany. Reakcje całkowitego spalania alkenów (do dwutlenku węgla- równanie 8) oraz spalania niecalkowite (do sadzy- rówanie 10) czy płóspalanie (do tlenku węgla- równanie 9) przedstwiono poniżej.
(8)
(9)
(10)
Alkiny- węglowodory nienasycone o wzorze ogólnym spalają się tak jak alkeny i alkany całkowicie, niecalkowicie oraz w procesie półspalania. Wzory 11,12,13 przedstawiają ogólne schematy reakcji spalania w szeregu homologicznym alkinów. W powietrzu alkiny spalają się niecałkowicie (kopcący płomień świadczy o powstawaniu sadzy)
(11)
(12)
(13)
Spalanie węglowodorów- zadania
-
Czy 8 cząsteczek tlenu wystarczy, aby spalić całkowicie 1 cząsteczkę 3-metylopropanu?
-
Ile cząsteczek tlenu potrzeba, aby spalić całkowicie 1 mol (
) cząsteczek propanu?
-
Czy 20 cząsteczek tlenu starczy, aby całkowicie spalić 1 cząsteczkę pentanu i 1 cząsteczkę 4-etyloheksanu?
-
Zakładając, że 1 mol dwutlenku węgla zajmuje objętość 22,4dm3, ile dm3 CO2 powstanie z całkowitego spalenia 2 moli cyklopropanu
-
Ile cząsteczek tlenu potrzeba do całkowitego spalenia 1 cząsteczki n-oktanu? Ile cząsteczek CO2 powstanie w tej reakcji?
-
Ile cząsteczek wody powstanie w reakcji całkowitego spalania 2-metyloheksanu?
-
Jaki węglowodór spala się całkowicie, dając 2 cząsteczki CO2 i 3 cząsteczki wody?