主な違い – 完全燃焼と不完全燃焼
燃焼反応とは、燃料の酸化によってエネルギーを放出する化学反応です。
エネルギーを放出する化学反応を発熱反応といいます。
したがって、燃焼反応は発熱反応です。
燃料は酸化剤で酸化させることができる。
ほとんどの燃焼反応における酸化剤は大気中の酸素です。
燃焼反応から放出されるエネルギーには、熱と光があります。
エネルギーは主に熱として放出されるが、光エネルギーも炎として放出される。
燃焼には、完全燃焼と不完全燃焼の2通りがあります。
完全燃焼と不完全燃焼の主な違いは、完全燃焼では炭素を含む生成物は二酸化炭素のみであるのに対し、不完全燃焼では一酸化炭素と炭素ダストが生成物として生成されることである。
形成された重要な領域
- 完全燃焼とは
– 定義、性質、例 - 不完燃焼とは
– 定義、性質、例 - 完全燃焼と不完燃焼の類似点とは？
– 共通点の概要 - 完全燃焼と不完燃焼の違いとは？
– 主な違いの比較
主要な用語 二酸化炭素、一酸化炭素、燃焼、発熱反応、炎、燃料、酸化、酸化剤
完全燃焼とは
完全燃焼とは、燃料を完全に酸化させることである。
この反応は発熱が大きく、大量のエネルギーと限られた数の生成物を生み出す。
燃料の燃焼では、燃料中の炭化水素が大気中の酸素によって酸化され、二酸化炭素（CO2）と水（H2O）が生成物として与えられる。
完全燃焼は、十分な量の酸素が存在する場所で行われる。
酸素が存在すると、炭化水素中の炭素原子が酸化されて二酸化炭素になり、水素が酸化されて水になる。
一般的な完全燃焼の反応を以下に示します。
炭化水素＋酸素 → 二酸化炭素＋水
エタノールのような燃料の場合、完全燃焼は次のように与えられます。
C2H5OH(l)＋3O2(g)→2CO2(g)＋3H2O(l)となる。
完全燃焼反応により、燃料に含まれる炭素、硫黄、その他の元素の酸化物が生成される。
炭素は酸化されて二酸化炭素に、硫黄は酸化されて二酸化硫黄になる。
完全燃焼により、大気汚染物質の量は少なくなる。
完全燃焼は、一般的に青い炎で特徴付けられる。
大気中の酸素濃度は21％であるため、完全燃焼には大量の空気が必要である。
完全燃焼によって生じる副産物の量は少ないとはいえ、好ましくない排出物が加わることに変わりはない。
例えば、二酸化炭素は地球温暖化の原因となる温室効果ガスです。
不完燃焼とは？
不完全燃焼とは、燃料が部分的に酸化される化学反応のことです。
不完全燃焼は、酸素が不足している場合に起こります。
このとき、燃料は不完全に酸化される。
そのため、不完全燃焼により多くの副生成物が発生する。
しかし、この燃焼から放出されるエネルギー量は比較的少ない。
不完全燃焼の主な生成物には、一酸化炭素（CO）、炭素粉（私たちはこれを「すす」と呼ぶ）、水（H2O）などがあります。
一般的な不完全燃焼の式は以下の通りです。
炭化水素＋酸素→一酸化炭素＋炭素＋水
副生成物は、燃焼に関わる酸素の量によって変化することがあります。
例えば、一酸化炭素やススのみを得ることもあります。
しかし、一般的には一酸化炭素と煤の混合物と水が得られる。
例えば、エチレンの不完全燃焼では、副産物として炭素と水が発生することがあります。
C2H4(l)＋O2(g)→2C(s)＋2H2O(g)となります。
エタノールを不完全燃焼させると、水とともに一酸化炭素と炭素ダストが生成されることがあります。
C2H5OH(l) + 2O2(g) → 2CO(g) + 3H2O(l)
C2H5OH(l)＋O2(g)→C(s)＋3H2O(l)となる。
図2: 不完全燃焼では、黄色い炎が発生する。
不完全燃焼は、黄色い炎が出るのが特徴です。
不完全燃焼は、放出されるエネルギー量が少ないため、好ましくない。
また、この燃焼で発生する一酸化炭素は、大気汚染物質であり、人体にとって致命的です。
一酸化炭素は血液中のヘモグロビンと結合し、体内での酸素の運搬を制限してしまう。
完全燃焼と不完燃焼の類似点
- 完全燃焼も不完全燃焼も発熱する。
- エネルギー形態として、熱と光を生み出します。
- どちらの反応も副産物として水を与えます。
- どちらの燃焼も、燃料の酸化を伴います。
- これらの反応は、酸素分子と燃料の結合を伴います。
- これらの燃焼反応は、いずれも好ましくないガスの排出をもたらします。
- 燃焼中に炎を形成することができます。
完全燃焼と不完全燃焼の違い
定義
完全燃焼。
完全燃焼とは、燃料が完全に酸化することである。
不完全燃焼。
不完全燃焼とは、燃料が部分的に酸化することである。
放出されるエネルギー
完全燃焼。
完全燃焼により、大量のエネルギーが発生する。
不完燃焼。
不完全燃焼は、エネルギー量が少ない。
酸素含有量
完全燃焼。
十分な酸素があれば完全燃焼する。
不完燃焼。
十分な酸素が存在しない場合、不完全燃焼が起こります。
副産物
完全燃焼。
完全燃焼では、主な副産物として二酸化炭素と水が発生します。
不完全燃焼。
不完全燃焼の場合、一酸化炭素、炭塵、水が主な副産物として発生します。
炎
完全燃焼。
完全燃焼すると青い炎になります。
不完全燃焼。
不完全燃焼の場合は、黄色い炎になります。
環境に対する影響
完全燃焼。
完全燃焼は、地球温暖化の原因となる二酸化炭素を発生させる。
不完全燃焼 不完全燃焼は、大気汚染物質である一酸化炭素を発生させる。
結論
燃焼反応は、燃料を燃焼させたときにエネルギーを放出する発熱反応です。
燃料を完全に燃焼させると大きなエネルギーが得られるが、不完全燃焼させるとエネルギーは少なくなる。
これが完全燃焼と不完全燃焼の大きな違いです。
完全燃焼は、工業規模の用途では非常に重要です。
不完全燃焼は、薪を燃やして調理用の熱エネルギーを作るなど、家庭で必要な用途で使われる。
燃焼には多くの用途があるが、大気汚染物質として作用する好ましくないガスが環境中に放出されることになる。
