¿Qué se requiere para iniciar una combustión?

De acuerdo con las ideas de Lavoisier, en una combustión el oxígeno del aire se combina con un material o sustancia. En esta reacción se libera una gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Por tanto, para que se realice una combustión se requieren por lo menos dos factores: el oxígeno y el material combustible (que se puede quemar).

Sin embargo, se sabe que para iniciar una combustión se necesita acercar una flama al material que se pretende quemar (Fig. 1). En realidad, lo que se requiere es que el material adquiera la temperatura necesaria para que se inicie la reacción entre éste y el oxígeno del aire. Esta temperatura se conoce como temperatura de ignición y es característica de cada material. Una vez iniciado el proceso, la propia reacción libera la energía necesaria para mantener la temperatura de ignición y por eso la reacción continúa.

Fig. 1 Triángulo del fuego.

¿Qué materiales se encienden con facilidad?

Gran cantidad de materiales que se utilizan en la vida diaria son combustibles; algunos de ellos, como la gasolina o el gas, se utilizan expresamente como tales.

Muchos de los materiales que se queman con facilidad están constituidos por compuestos que contienen carbono e hidrógeno y, en la mayoría de los casos, provienen de los organismos vivos. Por ejemplo, la leña que arde en una fogata proviene de los árboles; el petróleo y sus derivados, como la gasolina y el diesel, provienen de restos de plantas y animales que quedaron enterrados a grandes profundidades hace millones de años.

Estos combustibles reaccionan con el oxígeno, liberan gran cantidad de energía y producen dióxido de carbono y agua. Otros materiales, como los metales y el azufre, entre otros, también reaccionan con el oxígeno y emiten luz y calor. Para saber qué tan buen combustible es un material, es importante tomar en cuenta la facilidad con la que el material se combina con el oxígeno y la temperatura a la cual se inicia la reacción.

Cuando en el siglo XVIII, Priestley investigaba el gas que se producía durante el proceso de elaboración de la cerveza y lo disolvió en agua, obteniendo un agua burbujeante con un agradable sabor ácido, nunca imaginó que ese gas propiciaría el desarrollo de la industria refresquera, una de las más grandes de la época moderna.

Otras mezclas efervescentes que probablemente conoces son los vinos espumosos, algunos dulces o medicamentos que contienen sustancias de sabor ácido que, al contacto con la saliva, desprenden un gas, formando pequeñas burbujas en la boca.

El gas que se desprende de las mezclas mencionadas es dióxido de carbono. Este gas se disuelve en agua y al entrar en contacto con ella forma ácido carbónico responsable del sabor ácido que adquiere el agua.

La cantidad de dióxido de carbono que puede estar disuelto en agua en forma de ácido carbónico, depende de la temperatura y de la presión. Entre menor es la temperatura y mayor la presión que se ejerce sobre el líquido, mayor cantidad de gas puede estar disuelto en él. Esto explica porqué para hacer los refrescos primero enfrían el agua a muy bajas temperaturas y después introducen el gas a presión y sellan de inmediato los recipientes.

Hoy sabemos que la mayoría de los seres vivos utilizan el oxígeno del aire para obtener la energía necesaria para realizar sus funciones vitales. Se dice que la respiración es una combustión lenta en la cual los alimentos, principalmente los azúcares, son el combustible que se combina con el oxígeno del aire. En este proceso la energía no se libera rápidamente en forma de luz y calor, sino en pequeñas cantidades que los organismos aprovechan a través de cambios químicos.

Sin embargo, no todos los seres vivos utilizan el oxígeno para obtener energía. Algunos microorganismos (seres vivos microscópicos), entre ellos ciertas bacterias y levaduras, obtienen energía de los azúcares mediante un proceso químico distinto: la fermentación. En este proceso los azúcares se descomponen y generan energía, dióxido de carbono y otras sustancias como alcohol, ácido acético y ácido láctico.

Cuadro 1 La fermentación.