O1 Palamisreaktiot

Palamisreaktiot

Palamisreaktiolla tarkoitetaan aineen yhtymistä happeen. Aineen palaessa muodostuu oksideja. Esimerkiksi hiilen palaessa muodostuu hiilidioksidia (CO₂) ja vedyn palaessa divetyoksidia eli vettä (H₂O). Koska orgaaniset yhdisteet sisältävät hiiltä ja vetyä, niiden palaessa syntyy hiilidioksidia ja vettä. Palamisreaktiossa voi muodostua myös muita oksideja, kuten typen oksideja (NO₂, NO) sekä hiilimonoksidia eli häkää (CO).

https://peda.net/id/62becb1

Palaminen on runsaasti lämpöenergiaa vapauttava eli eksoterminen reaktio. Tämän vuoksi orgaanisia yhdisteitä hyödynnetään polttoaineena energiantuotannossa ja liikenteessä. Nykyään autojen polttoaineeseen lisätään etanolia. Etanoli palaa seuraavan reaktioyhtälön mukaisesti:

CH₃CH₂OH + 3 O₂ ➞ 2 CO₂ + 3 H₂O

https://peda.net/id/62c0518

Palaminen on usein kiivas, lämpöä tuottava reaktio.

Lisäksi: palaminen ja kasvihuonekaasut

Useat palamisreaktioissa muodostuvat oksidit ovat haitallisia ympäristölle. Esimerkiksi hiilidioksidi on kasvihuonekaasu, joka auttaa ilmakehää heijastamaan lämpösäteilyä takaisin maan pinnalle. Fossiilisten polttoaineiden hyödyntämisen seurauksena ilmakehään on vapautunut runsaasti hiilidioksidia. Tämän pelätään myötävaikuttavan ilmaston lämpenemiseen.

Typen oksideja typpidioksidi NO₂ sekä typpimonoksidi NO muodostuu korkeissa palamislämpötiloissa, kun ilmakehän typpi (N₂) yhtyy happeen. Typen oksidit reagoivat veden kanssa muodostaen esimerkiksi typpihappoa ja typpihapoketta:

2 NO₂ + H₂O ➞ HNO₃ + HNO₂

Typpihappo on voimakas happo. Jos ilmassa on paljon typen oksideja, ne saattavat aiheuttaa sadeveden happamoitumista. Happamoituminen puolestaan aiheuttaa ongelmia esimerkiksi kasvien toiminnalle. Typen oksidien muodostumista voidaan kuitenkin ehkäistä esimerkiksi käyttämällä alhaisempaa palamislämpötilaa.

Myös rikkiä sisältävät orgaaniset yhdisteet aiheuttavat happamoitumista. Orgaanisten yhdisteiden sisältämä rikki muodostaa palamisreaktiossa rikkidioksidia. RIkkidioksidi muodostaa rikkihappoa reagoidessaan hapen ja veden kanssa:

2 SO₂ + 2 H₂O + O₂ ➞ 2 H₂SO₄

https://peda.net/id/62c1ac6

Tuuli- ja aurinkovoimalla voidaan tuottaa energiaa lähes päästöttömästi.

Lopuksi

O1.1 Palamisen edellytykset

Mitä seuraavista tarvitaan palamiseen?

Palava aine
Korkea lämpötila
Happi
Hiilidioksidi
Liekki
Hiiltä sisältävä yhdiste

O1.2 Palamisreaktio

Täydennä palamisreaktioiden reaktioyhtälöihin kertoimet.

Metaani
___ CH₄ (g) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + H₂O (g)

Etanoli
___ C₂H₆O (l) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + ___ H₂O (g)

Etikkahappo
___ CH₃COOH (l) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + ___ H₂O (g)

Butyyni
___ C₄H₆ (l) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + ___ H₂O (g)

Oktaani
___ C₈H₁₈ (l) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + ___ H₂O (g)

O1.3 Polttoaineet (verkkotehtävä)

Monia orgaanisia yhdisteitä käytetään polttoaineina, sillä ne sisältävät runsaasti niihin varastoitunutta kemiallista energiaa. Ota selvää, mitä tarkoitetaan polttoaineen lämpöarvolla. Etsi bensiinin, etanolin ja turpeen lämpöarvot ja vertaa niitä toisiinsa. Pohdi, miksi joillakin polttoaineilla on toisia korkeampi lämpöarvo.

O1.4 Hengitys (verkkotehtävä)

Myös elävissä eliöissä tapahtuva hengitys on eräänlaista palamista, sillä siinä energianlähde (esim. glukoosi) hapetetaan hapen avulla hiilidioksidiksi ja vedeksi.

a) Täydennä reaktionyhtälön kertoimet seuraavaan, glukoosin palamista kuvaavaan reaktioon:
___C₆H₁₂O₆ (s) + ___ O₂ (g) ➞ ___ CO₂ (g) + ___ H₂O (g)

b) Nopeassa palamisessa vapautuu runsaasti energiaa. Liian suuri lämpöenergian määrä kuitenkin vahingoittaa eliöitä. Ota selvää, miten eliöt voivat polttaa sokeria siten, että siitä ei vapaudu liikaa lämpöä.

c) Etsi internetistä myös muita orgaanisia yhdisteitä, joita eliöt voivat käyttää energianlähteenä.

Malliratkaisut