La combustion es una reaction exotermica d'oxidoreduccion. Quand la combustion es viva, se traduch per una flama dins lo cas d'una combustion o per una explosion (deflagracion, veire detonacion se lo front de flama passa la velocitat del son).
Tanben se nomena combustion nucleara la transformacion d'atòms provocada pel foncionament d’un reactor nuclear, pasmens se s'agís de reaccions nuclearas e non pas d'oxidoreduccion. vinheta|La combustion de bastons d'encens, se tradusent per la produccion d'una flama.
Triangle del fuòc La reaccion quimica de combustion se pòt produire sonque que se son reünits tres elements: un combustible, un comburent, una energia d'activacion en quantitats sufisentas.
Mas depuèi los ans 1980 se descobriguèt qu'una de las estapas indispensablas de la reaccion quimica la produccion de radicals liures; aquela etapa es necessària per que la combustion s'entretenga e que se pòsca parlar d'incendi. Alara se dich « tetraèdre del fuòc ».
La desapareisson de l'un dels quatre elements sufís a arestar la combustion.
Combustible Lo combustible pòt èsser: un solid formant de brasas (carbon, fusta, papièr, carton, teissut, PVC, etc); un liquid o solid liquefiable (esséncia, gasòli, fiol, òli, querosèn, polietilèn, polistirèn, etc) un gas (gas natural, butan, propan, metan, diidrogèn, fums, gas de pirolisi, etc) un metal (fèrre, alumini, sòdi, magnèsi , etc); una òli de cosesson.
Comburent Lo comburent es l’autre reactiu de la reaccion quimica. Mai sovent, s’agís de l’aire ambiant, e subretot un dels sieus composants màger, lo dioxigèn. Levant al fuòc l’aire, s'atuda; per exemple, quand se plaça una candèla alucada dins un bocal tampat, la flama s’atuda; a contrari, quand se bufa sus un lenhièr, s’activa (se li dona mai d’aire). Dins unes calamèls, se dona de dioxigèn pur per melhorar la combustion e auçar la temperatura de la flama.
Dins d'escasença plan particularas (sovent explosivas coma amb l'alumini), lo comburent e le combustible son un sol e meteis còrs; par exemple, la celèbra nitroglicerina, molecula instabla comportant una partida oxidanta ensertada sus una partida reductritz.
Activator La reaccion es desemcadenada per una energia d’activacion, mai sovent la calor o una flama. Per exemple, serà l'escaufament per frejament per un luquet, lo cable electric subrealimentat que caufa l'isolant, o una autra flama (propagacion del fuòc), la beluga.
Tanben existís d’autres biais de provesir l’energia d’activacion: arc electric, radiacion, elevacion de la temperatura per compression de l'aire, per exemple dins un motor Diesel.
Mas existís d'escasença ont lo factor desencadenant la combustion es pas l'energia d'activacion. Per exemple, l'explosion de fums es une combustion fòrça violenta dels gas nonbrutlats presents dins las fums provocada per un apond subte d'aire, donc de comburant. L'interval ont la mescla aire/gas poiriá brutlar a per tèrmes las limitas d'explosivitat. Aquel interval pòt variar d'unes per cent (querosèn) fins a unas desena de per cent (acetilèn).
La produccion de calor par la combustion permet a la reaccion de s’autoentretenir mai sovent, veire de s'amplificar dins una reaccion en cadena (per exemple dins un encendi de bòcs).
Sols de materials jos forma gasoza pòt brutlar (que donan la possibilitat de se mesclar plan amb un comburent, çò qu'es pas lo cas dels liquids o dels solids ont lo comburent principal, lo dioxigèn, pòt pas i penetrar al còr de la substéncia), es parque cal fornir d'energia que cal a un produch inflammable (que siá solid o liquid) per que comence a se vaporizar o se descompausar en elements vaporisables e combustibles (coma los terpèns dels conifèrs via une distillacion o una pirolisi). Lo lendal de temperatura atenh a aquela escasença se nomena lo punt point de lhauç. Aqueles produchs an lor punt de lhauç largament al dejós de la temperatura ambianta, çò que ne fa de substéncias fòrça inflamablas, que sufís de pauc d'energia d'activacion per aviar la combustion (una simpla beluga…).
Un luquet lançat dins un bac de gosòli a temperatura ambianta aurá pas cap de consequéncia, que son punt de lhauç es de 68 , en mejana, la flama será negada dins lo gasòli abans d'aver podut transmetre pro de calor per ne vaporizar pro. Al contrari, un luquet lançat dins un bac d'esséncia, que lo punt de lhauç es de −40 , sufirá per enflamar las vapors ja presentas jos forma de gas a la superfícia del liquid. Per l'escqença, se remarcarà que: l'esséncia s’enflamarà abans que lo luquet atenga lo liquid (es donc l'esséncia vaporizada que brutla); la flama demorarà al dessús del liquid, brutlant l'esséncia jos forma gazosa (lo liquid brutla pas mas s'evapora fòrça rapidament jos l'efièch de la calor); un luquet saurrat s'enfonzarà e s'atudarà dins l'esséncia per manca de dioxigèn. Quand la combustion produch pro d'energia per s'entretenir d'esperela, la temperatura passèt lo punt d'inflamacion.
Radicals Una reaccion quimica es una novèla combinason de moleculas. Passa per una estapa intermediària pendent que las moleculas son « destructuradas » mas pas encara recombinadas; aquelas son nomenadas radicals e son fòrça reactivas. Dins lo cas de la combustion, los radicals son creats per ruptura de ligam quimic deguda a l'energia termica, e van poder agir sus las moleculas du produch (liberant d'autres radicals) e engendrant de fach una reaccion en cadena que contunharà fins a que las doas condicions seguentas serán reünidas: preséncia de combustible e de comburent.
Procediments d'atudament d'una combustion Per interrompre una reaccion de combustion,cal suprimir un dels quatre elements del tetraèdre del fuòc: suppression del combustible tencadura d'una tampa o d'un robinet que provesís la combustion, alunhament de combustibles a proximitat del fuòc, exutòri per caçar la fum (que conten dels imbrutlats), etc; suppression del comburent (estofament) utilizacion d'un extinctor al dioxid de carbòni, d'una cobèrta, aspersion d'aiga sus un combustible solid (la vapor d'aiga formada caça l'aire), etc. ; suppression de l'energia d'activacion (refregiment) pulverizacion d'aiga dins le cas d'una atmosfèra premesclada (mescla de gases o de particulas combustiblas e de gas comburant), grasilha absorbant la calor, exutòri per caçar lo fum (qu'es caud), etc. L'aiga pòt aver dos ròtles diferents: dins l'escasença d'un combustible solid, lo factor limitant es l'apont en comburant (aire), lo fuòc produsent la sieuna calor; l'auga estofa donc lo fuòc per enenacion de vapor que lèva l'aire e empacha l'alimentacion en dioxigèn; dins l'escasença d'una atmosfèra premescalda, se pòt pas destriar lo combustible del comburent, la sola accion possibla consistís a refregir l'atmosfèra per empachar la flama de se propagar (la vapor d'aiga jòga tanben un ròtle de diluent) ; inhibition des radicaux (deux moyens) 1. inhibicion quimica: ess lo cas d'una classa d'agents extinctors de fuòc, basada sus d'idrocarburs alogenats (ont fluor, bròma o clòr remplaçan l'idrogèn en partida o en totalitat dins la molecula d'idrocarbur). Unes fan partit de la familha dels alons (enebits d'emplec, qu'emanan dins lo jaç d'ozòn), d'autres de la familha dels idrofluorocarburs. Los radicals d'aqueles idrocarburs alogenats (creats pendent la combustion) son inactius per entretenir la combustion (los compausats quimics an una energia d'ionizacion inferiora a aquela del dioxigèn, se « descompausan » donc en primièr) mas actius per prene los autres radicals se transformant en elements estables per que ne demore pas mai interagir quimicament. Aqueles agents se nomena alon 1301 (bromotrifluorometan), alon 2402 (1,2-dibromo-1,1,2,2-tetrafluoroetan), FM200 (1,1,1,2,3,3,3-eptafluoropropan), etc. Exemple de reaccion de « tendre » de radicals d'idrogèn amb l'alon 1301 (nomenat atal que possedís 1 atòm de carbòni, 3 atòms de fluor, 0 atòm de clòr e 1 atòm de bròm): La formula bruta d'aquel compausat es , aquò dona dos radicals pendent una combustion (CF3• e Br•) que van poder se combinar cadun amb un radical idrogèn (H•), formant un compausat demorant estable malgrat la combustion : CF3• + H• → Br• + H• → BrH. Fòrça objèctes de la vida videnta intègran de compausats bromats o clorats amb efièch retardator de flamas: plastics (pels aparelhs electrics), isolants termics, textils, etc. ; 2. inibicion mecanica: los extinctors de polvera prenon tanben los radicals (en mai de lors autras accions), mas per absorpcion (« estofament » dels radicals dins lo produch). E al delà de 190 , de polveras (coma lo bicarbonat de sòdi) se vitrifican en un vernís pauc soluble dins l'aiga e ignifugent.
Istoric La descobèrta de la combustion pel dioxigèn la faguèt lo quimista Lavoisier, en 1775
Segon lo filosòf de las sciéncias Thomas Samuel Kuhn, la descobèrta de la combustion pel dioxigèn constituís una revolucion scientifica majora dins l'istòria de las sciénciasThomas Kuhn, La Structure des révolutions scientifiques, 1962. Faguèt un cambiar lo paradigma, remplaçant l'ancian paradigma del flogistic.
La combustion pel dioxigèn aguèt al sègle XIX, e encara mai al XX, fòrça aplicacions industrialas. Mas menèt pendent l'èra industriala a l'emanament massissa de dioxid de carbòni, qu'es un gas a effièch de sèrra, contribuissent fòrça als fenomèns de cambiament climaticA posteriori, cette conséquence indirecte et à long terme pose la question de la réalité du progrès scientifique et technique. .
Caracteristicas
Combustion rapida La combustion rapida es una forma de combustion pendent que de grandas quantitats de calor e d'energia jos forma de lutz son largadas, fasent naisser al fuòc. Es utilizada din de maquinas coma los motors de combustion intèrna o las armas termobaricas.
Combustion lenta La combustion lenta es una reaccion se realisant a de temperaturas pauc nautas. Se pòt citar lo cas de la respiracion cellulara: aquela lentor deguda a d'enzims especifics permetent d'aumentar las reaccions d'oxidoreduccion e tanben d'obtenir un fòrça bon rendiment per recuperacion d'una granda partida de l'energia.
Combustion complèta Pendent una combustion complèta, lo reactiu reagirà amb lo comburent fins a formar de produchs que poiran pas mai èsser oxidats, es a dire qu'aqueles produchs pòdon pas mai reagir amb lo comburent: los produchs an atench un gra d'estabilitat qu'una reaccion de combustion pòt pas modificar. Dins lo cas d'un idrocarbur reagissent amb lo dioxigèn, los produchs de combustion son lo dioxid de carbòni e l'aiga. Existís per cada element un produch de combustion estable, atal una combustion complèta dona los meteis produchs de reaccions quin que sián los reactius.
Una combustion complèta permet d'obtenir la quantitat maximala d'energia disponibla per una substéncia e aquela energia es definida coma essent lo poder calorific.
Combustion trebolenta La combustion trebolenta es una combuscion caracterizada per de fluses de calor. Es sovent utilizada dins l'industria (per exemple, las turbinas de gas e los motors Diesel) car la calor facilita l'operacion de mescla entre le combustible e l'oxidant.
Combustion incomplèta La combustion incomplèta se debana quand la quantitat de comburent es insufisenta per permetre la reaccion complèta del combustible o quand lo temps de contacte, a una temperatura fasent la combustion possibla, es tròp fèble. Dona de rèstes de combustion, jos forma de cendres qu'emanan de fums: de compausats, coma lo monoxid de carbòni (gas mortal), particulas de carbòni pur (suèja, quitran, cendres), oxids d'azòt (), idrocarburs (del benzèn cancerigèn per exemple) son fòrça toxics per l'òme e pel mitan, o fortament toxics coma los idrocarburs aromatics policiclics o los compausats organics volatils (COV)Véronique Ferlay-Ferrand, Claude Picard et Claude Prim, CEREN - Approche toxicologique des fumées de feux de forêts.