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LA COMBUSTIÓN

La composición química de los combustibles estas en relación con la energía que producen.

Utilizando la información existente en internet completen la siguiente tabla sobre los combustibles fósiles y alternativos.

COMBUSTIBLES	FÓRMULA SEMIDESARROLLADA	CALOR DE LA COMBUSTIÓN (KJ/MOL)
Gasolina	C8H18	47 KJ/MOL
Gas natural	CH4
Carbón de piedra	*C	36 KJ/MOL
Metano	CH4	213 kJ/MOL
Etano	CH3-CH3	-890 kJ/mol
Metanol	CH3-OH
Etanol	CH3-CH2-OH	-1371 kJ/mol
Hidrógeno	H2
Amoniaco	NH3	-46.1 KJ/MOL
Hidracina	NH2-NH2
Octano	CH3-(CH2)6CH3	-5471 kJ/mol

Asimismo, contesta las siguientes preguntas:

¿A qué se le llama combustión?

La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia o mezcla de sustancias llamada combustible con el oxígeno. Es característica de esta reacción la formación de una llama, que es la masa gaseosa incandescente que emite luz y calor, que está en contacto con la sustancia combustible.

La reacción de combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxígeno o bien con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno, llamada comburente, siendo el aire atmosférico el comburente más habitual.

Entre las sustancias más comunes que se pueden encontrar en los productos o humos de la reacción se encuentran:

1. ·         CO2
2. ·        H2O como vapor de agua
3. ·         N2
4. ·         O2
5. ·         CO
6. ·         H2
7. ·         Carbono en forma de hollín
8. ·         SO2

 ¿Qué es el calor de combustión?

Es la razón entre la cantidad de calor (Q) que suministrada por determinada masa (m) de un combustible al ser quemada, y la masa considerada.

¿Cómo se mide el calor de combustión?

Para medir un calor de combustión la muestra pesada se introduce en un crisol (que se introduce a su vez en la bomba) y se quema completamente en oxígeno a presión. La muestra se calienta mediante un filamento de ignición de hierro, que se pone incandescente cuando se pasa una corriente eléctrica procedente de una batería. El calorímetro está aislado mediante un manto aislante térmico. La temperatura del fluido calorimétrico se mide con el termómetro. A partir del cambio de temperatura y habida cuenta la cantidad de calor añadido a través del filamento, se puede calcular el calor de reacción.

¿De qué manera se puede explicar las diferencias, si es que hay, de los calores de combustión del metano y el octano?

Metano

El metano se produce de forma natural por la descomposición de sustancias orgánicas en ambientes pobres en oxígeno. También se produce en el sistema digestivo de rumiantes y otros animales, en la explotación de combustibles fósiles, y en la quema de biomasa.

Aproximadamente la mitad de la producción de metano proviene de los sembradíos de arroz, de la actividad animal, y de la acción de los termitas. Una cuarta parte proviene de tierras pantanosas y húmedas. Un 15% de la producción industrial de gas natural y carbón mineral. Los rellenos de basura y otras sustancias orgánicas en descomposición contribuyen con un 5% de las emisiones de metano. A largo plazo, el metano es mucho más preocupante como agente responsable del calentamiento global, que el dióxido de carbono ya que tiene un potencial de calentamiento global 62 veces mayor que este último.

El metano contribuye actualmente con el 15% del Calentamiento Global, excluido el efecto del vapor de agua. Se calcula que hacia fines del siglo XXI el efecto del metano habrá superado al producido por el dióxido de carbono.

Octano

Es un alcano lineal de 8 átomos de carbonos, de fórmula C8H18, y tiene varios isómeros que en ocasiones son llamados de la misma forma. Es una molécula orgánica.

El isómero de más importancia es el 2, 2,4-Trimetilpentano (generalmente llamado asotano) porque fue seleccionado como punto de referencia 100 para la escala del octanaje, en la que el heptano tiene el punto de referencia 0. 

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Calculo

Por medio del cálculo de entalpia de formación, ya que el calor depende de qué tipo de combustible reaccione con el oxígeno, pero también depende de la temperatura de la llama y cuanto mayor calor desprenda, emite luz mayor de frecuencia, teniendo en cuenta de que el rojo tiene menor frecuencia que el azul. Y también depende de la cantidad de calor que liberan estos combustibles al combustionar no desprenden la misma cantidad, de ahí el motivo de la diferencia.

Como alternativa a la gasolina, se ha experimentado en algunos vehículos con otros combustibles, entre ellos el gas butano y etanol. Escribe la reacción de combustión de ambas sustancias y determina, si se queman masas iguales de butano y etanol, ¿Cuál de ellos se puede considerar mejor combustible?

Gas butano

C₄H₁₀ + 13/2 O₂ ---------------> 4CO₂ + 5H₂O

Etanol

C₂H₆O + 3O₂  ---------------> 2CO₂ + 3H₂O

El que se puede considerar como mejor combustible seria el etanol, por qué es un substituto viable para la gasolina, es decir, la mejor alternativa como combustible de automoción producido a pequeña escala a partir de fuentes renovables. No es una buena alternativa para la calefacción doméstica ni para generar electricidad. La cantidad exacta depende de la materia prima y de la eficiencia de la destilación. A pequeña escala es normal gastar entre 30.000 y 40.000 BTU (unidad de energía inglesa) por cada galón de etanol. La ventaja del etanol es que puede impulsar a millones de vehículos ya construidos con muy pocas modificaciones o sin modificaciones. Se debe emplear el etanol en los casos en que sea una buena alternativa.