1 Combustión

Es un proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz. En el caso de los combustibles comunes, el proceso consiste en una combinación química con el oxígeno de la atmósfera que lleva a la formación de dióxido de carbono, monóxido de carbono y agua, junto con otros productos como dióxido de azufre, que proceden de los componentes menores del combustible. El término combustión, también engloba el concepto de oxidación en sentido amplio. El agente oxidante puede ser ácido nítrico, ciertos percloratos e incluso cloro o flúor.

1.1 Liberación de energía

La mayoría de los procesos de combustión liberan energía (casi siempre en forma de calor), que se aprovecha en los procesos industriales para obtener fuerza motriz o para la iluminación y calefacción domésticas. La combustión también resulta útil para obtener determinados productos oxidados, como en el caso de la combustión de azufre para formar dióxido de azufre y ácido sulfúrico como producto final. Otro uso corriente de la combustión es la eliminación de residuos.

La energía liberada durante la combustión provoca una subida de temperatura en los productos. La temperatura alcanzada dependerá de la velocidad de liberación y disipación de energía, así como de la cantidad de productos de combustión. El aire es la fuente de oxígeno más barata, pero el nitrógeno, al constituir tres cuartos del aire en volumen, es el principal componente de los productos de combustión, con un aumento de temperatura considerablemente inferior que en el caso de la combustión con oxígeno puro. Teóricamente, en toda combustión sólo se precisa añadir una mínima porción de aire al combustible para completar el proceso. Sin embargo, con una mayor cantidad de aire, la combustión se efectúa con mayor eficacia y aprovechamiento de la energía liberada. Por otra parte, un exceso de aire reducirá la temperatura final y la cantidad de energía liberada. En consecuencia habrá de establecerse la relación aire-combustible en función del nivel de combustión y temperatura deseados. Para lograr altas temperaturas puede utilizarse aire rico en oxígeno, o incluso oxígeno puro, como en el caso de la soldadura oxiacetilénica. El nivel de combustión puede aumentarse partiendo el material combustible para aumentar su superficie y de este modo incrementar su velocidad de reacción. También se consigue dicho aumento añadiendo más aire para proporcionar más oxígeno al combustible. Cuando se necesita liberar energía de modo instantáneo, como en el caso de los cohetes, puede incorporarse el oxidante directamente al combustible durante su elaboración.

La forma más común de aprovechar la energía de la combustión para fines prácticos es el motor de combustión interna.

1.2 Motor de combustión interna

Tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos: el motor cíclico Otto, el motor diesel, el motor rotatorio y la turbina de combustión. El motor cíclico Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo inventó, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina que se emplea en automoción y aeronáutica. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Christian Karl Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasóleo. Se emplea en instalaciones generadoras de electricidad, en sistemas de propulsión naval, en camiones, autobuses y algunos automóviles. Tanto los motores Otto como los diesel se fabrican en modelos de dos y cuatro tiempos.

2 Teorías de combustión.

Desde el principio de los tiempos, la combustión ha estado con nosotros, pero sólo recién en los tiempos de Aristóteles se le ha observado con seriedad. Éste definió que el fuego era uno de los cuatro compuestos que componían toda la materia. Después de esta explicación debieron pasar siglos hasta que alguien, para ser más preciso, el médico Ernst Stahl, intentara explicar la naturaleza de la combustión mediante un método serio.

2.1 La teoría del flogisto

Algunos historiadores afirman que la teoría del flogisto puede considerase como la primera gran teoría de la química moderna. A principios del siglo XVIII, el médico Georg Ernst Stahl (1660-1734) siguiendo las ideas de su maestro J.J.Becher (1635-1682), propuso una explicación conjunta de la calcinación de los metales, la combustión de los cuerpos combustibles y la respiración de los animales, basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominó "flogisto". De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal. Del mismo modo, para obtener el metal a partir de la cal, era necesario añadirle flogisto, el cual podía obtenerse a partir de una sustancia rica en este principio, como el carbón, por ejemplo.

Los principios del flogisto

  Se deduce de lo que acabamos de decir sobre la naturaleza del Fuego, que nos es imposible retenerlo y fijarlo en ningún cuerpo. Sin embargo, los fenómenos que presentan las materias inflamables mientras arden, nos indican que contienen realmente la materia del Fuego como uno de sus principios. ¿ A través de qué mecanismo este fluido tan penetrante, tan activo, tan difícil de retener, para el cual ninguna sustancia es impenetrable, se encuentra?. Es esta una pregunta que resulta muy difícil contestar de modo satisfactorio. Examinemos las propiedades de el “fuego fijo” (flogisto), convertido en principio de los cuerpos, al cual, para distinguirlo del fuego puro y libre, se ha designado con el nombre griego Phlogistos. Se le da también el nombre de principio azufre, o de materia inflamable. Según Georg Ernst Stahl las propiedades de dicho material son:

 1.- Cuando se une a un cuerpo, no le comunica ni calor, ni luz.
 2.- No cambia en absoluto su estado de solidez o fluidez, de modo que un cuerpo solido no se transforma en fluido por la adición de flogisto, y viceversa; solamente deja a los cuerpos con los que se une más dispuestos a entrar en fusión por acción del fuego ordinario.
 3.- Podemos transportarlo de un cuerpo con el que está unido a otro cuerpo en el cual participa en su composición o permanece fijo.

 Estos dos cuerpos, tanto aquél al cual se le quita el flogisto como aquél al que se le da, experimentan por ello cambios muy considerables. Es este último fenómeno lleva particularmente a distinguir el flogisto del fuego puro, y a considerarlo como el elemento del fuego combinado con alguna otra sustancia, que le sirve como base para formar una especie de principio secundario; puesto que si no se diferenciaran en nada, deberíamos poder introducir y fijar el fuego puro en los mismos cuerpos en los que nosotros introducimos y fijamos el flogisto, lo cual es, sin embargo, es imposible.

 Nunca se pudo llegar a tener el flogisto puro y separado de toda otra sustancia, puesto que se suponía que no existían más que dos medios para separarlo de un cuerpo del cual forma parte: a saber, presentarle otro cuerpo, con el cual se une en el mismo momento en el cual se separa del primero, o bien calcinar e inflamar el compuesto que se pretende separar. En el primer caso, es evidente que no se tiene el flogisto puro, puesto que no hace más que pasar de una combinación a otra; y en el segundo caso, el flogisto se descompone y se disipa enteramente, de modo que es absolutamente imposible retenerlo.

Se deducía así que la inflamabilidad de un cuerpo era una señal certera de que contiene el flogisto; pero del hecho de que un cuerpo no sea inflamable, no se podía concluir que no lo contenga en absoluto; porque la experiencia había demostrado que existen ciertos metales abundantes en “flogisto” que no son inflamables.

El desarrollo de los estudios sobre los gases fueron una de las causas que llevaron al abandono de la teoría del flogisto, aunque estas investigaciones se desarrollaron dentro de este marco teórico. Un ejemplo ilustrativo de este hecho es la obra de Joseph Priestley (1733-1804). A pesar de que este autor realizó alguna de las principales aportaciones que contribuyeron al abandono de la teoría del flogisto, Priestley siempre interpretó sus resultados experimentales en el marco de esta teoría, lo que le llevó a acuñar términos como "aire flogisticado" o "aire desflogisticado".

2.2 Pensamiento de Antoine Lavoisier.

Antoine Lavoisier, fue el principal artífice del abandono de la teoría del flogisto

Desde el momento que se introdujeron criterios cuantitativos la teoría ya no estaba tan clara. Y esto precisamente fue lo que hizo A. Lavoisier cuando en 1772 iniciar una serie de experimentos en los cuales calentaba metales en recipientes cerrados con una cantidad limitada de aire. Sobre la superficie del metal se desarrollaba una capa de calcinado hasta que esta no avanzaba más. Mediante pesadas cuidadosas llegó a las siguientes conclusiones:

1. El calcinado es más pesado que el metal original.

2. El sistema estudiado pesa lo mismo antes y después de la combustión.

Por tanto, algo en el recipiente debía haber perdido una cantidad de peso equivalente a la ganancia del metal original; y ese algo podría ser el aire.

Los partidarios de la teoría del flogisto dirían que se iba formando una cal hasta que el aire del sistema se saturaba de flogisto y ya no podía absorber más. Y que el hecho de que los materiales ganasen peso cuando se convertían en su cal era debido a que el flogisto es más ligero que el aire y, al combinarse con las sustancias tiende a levantarlas, haciendo disminuir su peso; por consiguiente, una perdida de flogisto debía hacer más pesada a la sustancia.

Lavoisier examinó la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con oxígeno. También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas. La explicación de Lavoisier de la combustión reemplazó a la teoría del flogisto, sustancia que desprendían los materiales al arder.

Fue por todas estas disputas que durante una generación la química se convirtiese en la "ciencia francesa" (la frase persistió mas en Francia que en los demás países).

Luego, con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno. La describió en Método de nomenclatura química (1787). En Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclara el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de los compuestos a partir de los elementos.

 

Introducción

A continuación se presenta un breve compendio acerca de la combustión. La combustión está presente en nuestra vida diaria, ya sea moviendo las ciudades actuales, o entregando la energía necesaria a los seres vivos para realizar todas sus avtividades.

En este informe se dará a conocer la definición actual de combustión y daremos ejemplos de como se libera energía en dicho proceso.

Junto con ésto se hará una revisión de las principales teorías de combustión.

Conclusiones.

La combustión es un proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.

Los procesos de combustión liberan energía, casi siempre en forma de calor. La forma más común de aprovechar esta energía es el motor de combustión interna que es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión.

En la historia existieron dos teorías de combustión importantes.

Teoría del flogistio: Basada en la existencia de un "principio de la combustibilidad" que denominado "flogisto" por Ernst Stalh. De acuerdo con sus ideas, los metales estaban formados por flogisto y la cal correspondiente, de modo que, cuando se calcinaban, el flogisto se desprendía y dejaba libre la cal.

Teoría de combustión por Lavoisier: Lavoisier demostró que la combustión es un proceso en el cual el oxigeno se combina con otra sustancia en la que sucede un aumento de calor.

Bibliografía

Libros

José Luis Monreal. El Mundo de la Quimica. 1° Edición. Barcelona. Grupo editorial Oceano. 168 pag.

Carlos Mercado Schüler. Curso de Física. 9° Edición. Santiago. Editotial Noray. 1970. 243 pag.

Arthur Godman. Diccionario Ilustrado de la Química. 5° Edición. Editorial Everest. 1982. España.

Enciclopedias Multimedia:

Enciclopedia Multimedia Microsoft Encarta

Sitios Web:

http://www.uv.es/~bertomeu/material/museo/macque2.htm

Indice

Introduccción

1 Combustión

Liberación de energía

Motor de combustión

Teorías de combustión

Teoría del flogisto

Pensamiento de Lavoisiere

Conclusión

Bibliografía

Departamento de Química

Colegio Maya School

Asignatura de Electivo Química

Trabajo acerca de:

La combustión y su historia.

Curso: III Medio

Fecha: 16/03/00

Integrantes: