Definición de Combustión

Daniela Nataly Díaz Zepeda
M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas

Dentro de los diferentes tipos de reacciones químicas que existen, hay una en particular que data de los principios de la humanidad, cuando el fuego fue descubierto. La combustión es una reacción química entre sustancias, donde generalmente una de ellas es oxígeno y la otra, una molécula que contiene carbono e hidrógeno, y tiene como productos dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O) en forma de vapor. La combinación de estos reactivos viene acompañada de la generación de calor y luz en forma de flama.

Un ejemplo de reacción de combustión se representa a continuación, en la ecuación 1. Dónde los reactivos son metano y oxígeno molecular y como productos, dióxido de carbono y agua. Esta es una de las reacciones de combustión más comunes.

CH₄ (g) + 2O₂ (g) ⟶ CO₂ (g) + 2H₂O (g)     (1)

Marco histórico

Al ser uno de los primeros fenómenos químicos observados por diferentes civilizaciones antiguas, la combustión y el fuego como producto, fueron objeto de estudio desde tiempos muy tempranos en la historia. Los griegos, por ejemplo, proponían la existencia de un “principio inflamable” dentro de los materiales que podían utilizarse como combustible, es decir, materiales capaces de arder, desprendiendo calor con facilidad. Por supuesto, todas estas ideas metafísicas sobre el origen del fuego fueron descartadas y en el siglo XVII, hubo muchos intentos interesantes de explicar la combustión desde un punto de vista científico. Por ejemplo, Otto von Guericke, científico alemán, utilizó una bomba de aire que él mismo inventó, para demostrar que una vela no podía ser encendida dentro de un contenedor al que se le había extraído el aire por bombeo. Ahora sabemos que una reacción de combustión se puede extinguir en ausencia de oxígeno.

La primera aproximación cercana a la definición moderna de combustión fue propuesta por Antoine-Laurent Lavoisier, que en 1772 descubrió que las cenizas, producto de quemar azufre y fósforo, tenían un peso extra, en comparación con las cantidades iniciales, estipulo que dicho peso se debía a que los elementos se habían combinado con aire. Tiempo después, al cotejar con otros científicos como Joseph Priestley y Carl Wilhelm Scheele, cuyos resultados apuntaban a la existencia de un gas, fracción del aire que era “activo” en reacciones con metales y otros elementos, nombraron a este gas “oxígeno”, lo que ahora conocemos como oxígeno molecular (O₂), que compone el 21% de la atmósfera.

Elementos necesarios en una combustión, y situaciones

Toda combustión química requiere de tres elementos: oxígeno, combustible y calor. Este último sirve como la energía necesaria para iniciar la reacción, en otras palabras, energía de activación, pues, a nivel molecular, provocará mayor movimiento, necesario para que ciertos enlaces se rompan y entonces, los elementos entren en contacto. Posteriormente, al formarse nuevas moléculas, más energía es liberada, dando a las reacciones de combustión el carácter exotérmico que las distingue. Teóricamente, cuando la energía de los reactivos y productos totales se iguale, entonces la reacción de combustión terminará.

En la práctica, algunas reacciones de combustión no llegan a término, es decir, quedan incompletas, produciendo gases peligrosos como monóxido de carbono, y pequeñas cantidades de partículas de carbono. Esto es precisamente lo que ocurre dentro de un vehículo motorizado que funciona a base de gasolina o diésel, los cuales son compuestos hidrocarbonados que fungen como combustible, el monóxido de carbono y las partículas de carbono, son liberadas a la atmósfera a través de un tubo de escape. En este contexto, una reacción de combustión llevada a término resultaría catastrófica, pues podría provocar una explosión.

Por otro lado, en ocasiones una reacción de combustión puede salirse de control, como en el caso de un incendio, para mitigarlo se pone en práctica una regla básica, que consiste en remover uno de los tres elementos, oxígeno, combustible o calor. Sin embargo, pocas veces es posible aplicar esta estrategia, pues al aire libre es difícil cortar el suministro de oxígeno, el combustible, como la madera, suele encontrarse en grandes cantidades y además el mismo calor generado por la combustión sirve para alimentarla. Por este motivo se hace uso de arena o del mismo dióxido de carbono para lograr extinguir el incendio, la arena promoverá el enfriamiento, mientras que el dióxido de carbono desplazará al oxígeno.

En la actualidad, las reacciones de combustión con mayor valor práctico, son aquellas que se dan entre oxígeno e hidrocarburos. Existen dos tipos diferentes: 1. La combustión lenta de hidrocarburos, a temperaturas menores a los 500 °C, que puede producir “flamas frías” a ciertas presiones y 2. La combustión de hidrocarburos a altas temperaturas, acompañada de flamas ardientes, en algunos casos la combustión de un hidrocarburo se da en dos etapas, exhibiendo primero la combustión lenta, cuyos productos luego incurren en el segundo tipo.

Las aplicaciones más significativas de la combustión química son: la fabricación de dispositivos para producir calor (máquinas de vapor, hornos, calentadores de gas, etc.), los motores de combustión interna, la propulsión de cohetes y la detonación de explosivos para diferentes fines.

Por: Daniela Nataly Díaz Zepeda. Ingeniera Química, M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas. Se desempeña en el estudio y la divulgación científica. Experiencia en el desarrollo de vehículos farmacológicos, y actualmente pertenece al grupo de investigación de biofotónica. Su posgrado le otorgó una formación multidisciplinaria en Física, biología e ingeniería.

Art. actualizado: Sep. 2023; sobre el original de marzo, 2013.

Datos para citar en modelo APA: Díaz Zepeda, D. N. (Sep. 2023). Definición de Combustión. Significado.com. Desde https://significado.com/combustion/