La combustión: completa e incompleta

Este es el nuevo camping gas de Michael. ¡Usémoslo para un experimento! Vamos a abrir la válvula de gas para que el gas llegue desde el tanque hasta el quemador. Todavía no hay llama. Cogemos una fuente de calor, una cerilla por ejemplo, y encendemos el quemador. ¡Ya tenemos llama! Pero si cogemos una tapa y cubrimos con ella el hornillo para interrumpir el suministro de aire, la llama se apaga.

Y una cosa más: sacamos la tapa, cerramos el suministro de gas y acercamos otra cerilla al quemador. ¡No prende ninguna llama! Un fuego necesita tres cosas: calor para empezar a arder y para seguir ardiendo, combustible que arda y oxígeno en el aire. Si eliminamos uno de estos tres elementos, el fuego se apaga. ¿Por qué? El fuego es una reacción química, llamada combustión. Y, como en toda reacción química, la combustión necesita de sustancias que experimenten una reacción: los reactantes, y, con las condiciones correctas, crea sustancias nuevas: productos.

En nuestro experimento de antes, el reactante es el combustible, concretamente el metano. Si al metano se le suministra suficiente calor para llegar a la temperatura de ignición, este empieza a reaccionar con el oxígeno del aire. La combustión es una reacción de oxidación rápida y produce sustancias con alto contenido de oxígeno, como los óxidos. Si hay oxígeno suficiente con el que reaccionar, los productos de la combustión de metano son el dióxido de carbono y el agua. La ecuación química de esta reacción es la que sigue: una molécula de metano, con un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, reacciona con dos moléculas de oxígeno, cada una con dos átomos de oxígeno, produciendo una molécula de dióxido de carbono, con un átomo de carbono y dos de oxígeno, y dos moléculas de agua, cada una con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Esto sería un ejemplo de una combustión completa que tiene lugar con un suministro suficiente de oxígeno. ¿Qué ocurre si no hay oxígeno suficiente, como al cubrir el quemador del camping gas? Cuando apenas hay oxígeno suficiente para que cada una de las moléculas de metano reaccione con las dos moléculas de oxígeno, no se puede producir dióxido de carbono y agua. En ese caso tiene lugar una combustión incompleta. Digamos que hay oxígeno suficiente para que cada una de las moléculas de metano reaccione con tres átomos de oxígeno, que viene siendo una molécula y media de oxígeno. En una ecuación química no se puede tener media molécula, así que vamos a duplicar la cantidad de ambos reactantes: dos moléculas de metano reaccionando con tres moléculas de oxígeno.

Esto hace dos átomos de carbono, ocho átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno que se pueden recombinar. Cuatro átomos de oxígeno se combinan cada uno con dos átomos de hidrógeno, formando cuatro moléculas de agua. Esto nos deja con dos átomos de carbono y dos átomos de oxígeno. Cada átomo de carbono se combina con un átomo de oxígeno, formando dos moléculas de monóxido de carbono. ¿Qué pasa si solo hay una molécula de oxígeno disponible para cada molécula de metano? Entonces, el hidrógeno sigue combinándose con el oxígeno para formar moléculas de agua, pero no queda oxígeno suficiente con el que el átomo de carbono pueda combinarse para formar un óxido.

Esto también es una combustión incompleta. Los productos son agua y carbono, que se depositan como hollín. Las dos reacciones de combustión, la completa y la incompleta, también producen energía en forma de calor y luz: la combustión completa consigue mucho más que la combustión incompleta. El calor producido en la reacción hace posible que la combustión continúe. La combustión es una reacción química, que arranca con calor, durante la cual una sustancia — el combustible — reacciona con oxígeno.

Es una reacción de oxidación rápida a alta temperatura que libera energía en forma de calor y luz. El combustible experimenta una combustión completa si hay abundante suministro de oxígeno. El combustible experimenta una combustión incompleta si no hay suministro de oxígeno suficiente.