Apakah Sebenarnya Api itu? Biasanya, api berasal dari reaksi kimia antara oksigen di atmosfer dan beberapa jenis bahan bakar (misalnya kayu atau bensin). Tentu saja, kayu dan bensin tidak spontan terbakar hanya karena mereka dikelilingi oleh oksigen. Agar reaksi pembakaran terjadi, Anda harus memanaskan bahan bakar hingga mencapai suhu pengapiannya.
Berikut adalah urutan sederhana dalam proses terbakarnya kayu oleh api secara umum: Sesuatu mampu memanaskan kayu untuk suhu yang sangat tinggi. Panas bisa berasal dari banyak hal yang berbeda seperti cahaya terfokus, gesekan, petir, dan hal lain yang sudah terbakar. Ketika kayu mencapai suhu sekitar 150 derajat Celsius, panas terurai dari beberapa materi selulosa yang menyusun kayu. Beberapa bahan yang terurai dilepaskan dalam bentuk gas yang mudah menguap. Kita tahu gas ini sebagai asap. Asap adalah senyawa hidrogen, karbon dan oksigen. Sisa material membentuk arang yang hampir semurni karbon, dan abu yang mengandung semua mineral yang tidak bisa terbakar dari kayu (kalsium, kalium, dan sebagainya). Arang kayu yang telah dipanaskan menghilangkan hampir semua gas yang mudah menguap dan meninggalkan karbon. Itulah sebabnya arang yang dibakar bisanya tidak menimbulkan asap.
Pembakaran kayu yang sebenarnya kemudian terjadi dalam dua reaksi yang terpisah: Ketika gas yang mudah menguap cukup panas (sekitar 260 derajat C), molekul senyawa pecah, dan atom bergabung dengan oksigen untuk membentuk air, karbondioksida dan produk lainnya. Dengan kata lain, mereka terbakar. Karbon dalam arang bergabung dengan oksigen, dan ini adalah reaksi yang lebih lambat. Itulah sebabnya arang yang sering kita gunakan dapat tetap panas untuk waktu yang lama. Efek samping dari reaksi kimia ini adalah timbul banyak panas. Banyak bahan bakar bisa terbakar dalam waktu sekejap, bensin misalnya. Panas menguapkan bensin dan semuanya terbakar karena berubah menjadi gas yang mudah menguap. Manusia juga telah belajar
bagaimana cara mengatur bahan bakar untuk mengendalikan api. Sebu ah lilin adalah contoh alat yang perlahan menguap dengan membakar bahan lilin. Ketika memanas, atom karbon meningkat (begitu juga dengan atom dari bahan lain) dan memancarkan cahaya. Panas menghasilkan cahaya adalah efek yang disebut pijaran, dan ini adalah teori yang sama yang menciptakan cahaya dalam bola lampu. Hal inilah yang menyebabkan api dapat kita lihat. Warna nyala api bervariasi tergantung pada benda yang terbakar dan bagaimana proses pemanasan. Variasi warna dalam api disebabkan oleh suhu ratarata. Biasanya, bagian terpanas dari nyala api adalah bagian dasar yang bersinar warna biru, dan area paling dingin di bagian atas dengan cahaya oranye atau kuning.
Selain memancarkan cahaya, partikel karbon yang meningkat dapat terkumpul di sekitar permukaan tempat pembakaran dalam bentuk jelaga. Hal yang berbahaya tentang reaksi kimia dalam api adalah kenyataan bahwa api dapat mengulangi proses pembentukannya. Panasnya api itu sendiri membuat bahan bakar pada suhu pengapian, sehingga terus membakar selama ada bahan bakar dan oksigen di sekitarnya. Api memanaskan setiap bahan bakar di sekitarnya sehingga juga melepaskan gas. Ketika api membakar gas, api menyebar. Di Bumi, gravitasi menentukan bagaimana api membakar sesuatu. Semua gas akan lebih panas jika terbakar dari udara di sekitarnya, sehingga bergerak ke atas menuju tekanan yang lebih rendah. Inilah sebabnya mengapa api biasanya menyebar ke atas, dan juga mengapa api selalu mengarah ke atas. Jika Anda menyalakan api di tempat tanpa gaya gravitasi, misalnya di dalam pesawat ruang angkasa, api akan membentuk sebuah bola. Komposisi Api
Sejauh ini kita telah memahami bahwa api adalah hasil dari reaksi kimia antara dua gas, umumnya oksigen dan bahan bakar gas. Bahan bakar gas diciptakan oleh panas. Dengan kata lain, dengan panas yang menyediakan energi yang diperlukan, atom dalam satu senyawa gas memutuskan ikatan satu sama lain dan bergabung dengan atom oksigen yang tersedia di udara untuk membentuk senyawa baru ditambah dengan banyak lagi panas. Hanya beberapa senyawa yang mudah pecah dan bergabung kembali, berbagai atom harus tertarik satu sama lain dengan cara yang tepat. Sebagai contoh, ketika Anda merebus air, dibutuhkan bentuk gas uap, tetapi gas ini tidak bereaksi dengan oksigen di udara. Tidak ada daya tarik yang cukup kuat antara dua atom hidrogen dan satu atom oksigen dalam molekul air dan dua atom oksigen dalam molekul oksigen, sehingga senyawa air tidak pecah dan bergabung kembali. Senyawa yang paling mudah terbakar mengandung karbon dan hidrogen, yang dapat bergabung dengan oksigen relatif mudah untuk membentuk karbondioksida, air, dan gas-gas lainnya. Bahan bakar yang mudah terbakar yang berbeda akan terbakar pada temperatur yang berbeda pula. Dibutuhkan sejumlah energi panas untuk mengubah materi tertentu menjadi gas, dan bahkan lebih banyak energi panas untuk memicu reaksi dengan oksigen. Tingkat panas yang diperlukan sangat bervariasi tergantung pada sifat molekul yang membentuk bahan bakar. Suhu pengapian sebuah bahan bakar adalah tingkat panas yang dibutuhkan u ntuk membentuk gas yang akan menyala bila terkena percikan. Ukuran bahan bakar juga mempengaruhi seberapa mudah akan terbakar. Sebuah bahan bakar yang lebih besar, seperti pohon yang tebal, dapat menyerap banyak panas, sehingga dibutuhkan lebih banyak energi untuk meningkatkan setiap bagian pohon mencapai suhu pengapian. Sebuah tusuk gigi akan terbakar lebih mudah karena setiap bagiannya dapat memanas dengan sangat cepat. Produksi panas sebuah bahan bakar tergantung pada seberapa banyak energi gas lepas dalam reaksi pembakaran dan seberapa cepat bahan bakar terbakar. Kedua faktor tersebut sangat tergantung pada komposisi bahan bakar. Bentuk bahan bakar juga mempengaruhi kecepatan pembakaran. Potongan tipis bahan bakar terbakar lebih cepat daripada potongan-potongan yang lebih besar karena proporsi yang lebih besar dari massa terkena oksigen. Sebagai contoh, Anda bisa membakar tumpukan serpihan kayu atau kertas jauh lebih cepat daripada Anda membakar balok kayu dengan massa yang sama, karena serpihan dan kertas memiliki luas permukaan yang lebih besar. Dengan cara ini, api dari bahan bakar yang berbeda memiliki sifat dan perilaku yang juga
berbeda. Para ahli dapat mengetahui bagaimana api dimulai dengan mengamati bagaimana api mempengaruhi daerah sekitarnya. Sebuah api dari bahan bakar akan cepat membakar yang menghasilkan banyak panas dan akan menimbulkan semacam kerusakan yang berbeda dari pembakaran yang lambat dengan api panas rendah. Pirolisis adalah dekomposisi termokimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau pereaksi kimia lainnya[1], di mana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas. Pirolisis adalah kasus khusus termolisis. Pirolisis ekstrem, yang hanya meninggalkan karbon sebagai residu, disebut karbonisasi.
Briket batubara terkarbonisasi adalah briket yang sebelumnya men galami suatu proses karbonisasi. Karbonisasi adalah proses pemanasan batubara sampai suhu dan waktu tertentu (200 – 1.000 °C (390 – 1.800 °F)[2]) pada kondisi miskin oksigen untuk menghilangkan kandungan zat terbang batubara sehingga dihasilkan padatan yang berupa arang batubara atau kokas atau semi kokas dengan hasil samping tar dan gas. Proses ini digunakan secara umum dalam industri kimia, misalnya, untuk menghasilkan arang, karbon aktif, metanol, dan bahan kimia lainnya dari kayu, untuk mengkonversi etilena diklorida menjadi vinil klorida untuk membuat PVC, untuk menghasilkan kokas dari batubara, untuk mengubah biomassa menjadi gas sintesis dan biochar , untuk mengubah limbah plastik kembali menjadi minyak yang dapat digunakan .[3] atau limbah menjadi zat yang aman sekali pakai, dan untuk mengubah hidrokarbon dengan berat molekul menengah seperti minyak menjadi yang lebih ringan seperti bensin. Pirolisis juga digunakan dalam pembuatan nanopartikel,[4] zirkonia[5] dan oksida[6] memanfaatkan nozzle ultrasonik dalam proses yang disebut ultrasonic spray pyrolysis (USP). Untuk pembakaran tanpa penyalaan eksternal, lihat pembakaran spontan. Untuk mesin kendaraan, lihat mesin pembakaran dalam.
Api yang dihasilkan dari bahan bakar yang mengalami pembakaran Pembakaran' adalah suatu runutan reaksi kimia antara suatu bahan bakar dan suatu oksidan, disertai dengan produksi panas yang kadang disertai cahaya dalam bentuk pendar atau api. Dalam suatu reaksi pembakaran lengkap, suatu senyawa bereaksi dengan zat pengoksidasi, dan produknya adalah senyawa dari tiap elemen dalam bahan bakar dengan zat pengoksidasi. Contoh:
Entalpi standar reaksi untuk pembakaran metana pada 298,15 K dan 1 atm adalah −802 kJ/mol.[1] Contoh lainnya:
Contoh yang lebih sederhana dapat diamati pada pembakaran hidrogen dan oksigen, yang merupakan reaksi umum yang digunakan dalam mesin roket, yang hanya menghasilkan uap air, dengan entalpi standar reaksi pada 298,15 K dan 1 atm adalah −242 kJ/mol.[1]:
Pada mayoritas penggunaan pembakaran sehari-hari, oksidan oksigen (O2) diperoleh dari udara ambien dan gas resultan (gas cerobong, flue gas) dari pembakaran akan mengandung nitrogen:
Seperti dapat dilihat, jika udara adalah sumber o ksigen, nitrogen meliputi bagian yang sangat besar dari gas cerobong yang dihasilkan.
Dalam kenyataannya, proses pembakaran tidak pernah sempurna. Dalam gas cerobong dari pembakaran karbon (seperti dalam pembakaran batubara) atau senyawa karbon (seperti dalam pembakaran hidrokarbon, kayu, dll) akan ditemukan baik karbon yang tak terbakar maupun senyawa karbon (CO dan lainnya). Jika pembakaran pada suhu tinggi menggunakan udara (mengandung 78% nitrogen), maka sebagian kecil nitrogen akan bereaksi menjadi berbagai jenis nitrogen oksida (NOx) yang berbahaya.
Sempurna vs. tidak sempurna Sempurna
Pembakaran metana adalah reaksi pembakaran sempurna, karena hasilnya adalah karbon dioksida dan air. Pada pembakaran sempurna, reaktan terbakar dengan oksigen menghasilkan beberapa produk. Ketika hirokarbon terbakar dengan oksigen, maka reaksi utama akan menghasilkan karbon dioksida dan air. Ketika elemen dibakar, maka produk yang dihasilkan biasanya juga berupa oksida. Karbon dibakar menghasilkan karbon dioksida, sulfur dibakar menghasilkan sulfur dioksida, dan besi dibakar menghasilkan besi(III) oksida. Nitrogen tidak dianggap sebagai komponen yang bisa terbakar jika oksigen dipakai sebagai agen pengoksidasi, namun nitrogen oksida NO x dalam jumlah kecil biasanya akan terbentuk. Jumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran sempurna disebut udara teoretis. Namun, pada praktiknya digunakan jumlah 2-3 kali jumlah udara teoretis. Tak sempurna
Pembakaran tak sempurna dihasilkan bila tidak ada oksigen yang cukup untuk membakar bahan bakar sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air. Pada banyak bahan bakar, seperti minyak diesel, batu bara, dan kayu, pirolisis muncul sebelum pembakaran. Pada pembakaran tak sempurna, produk pirolisis tidak terbakar dan mengkontaminasi asap dengan partikulat berbahaya, misalnya oksidasi sebagian etanol menghasilkan asetaldehida yang berbahaya, begitu juga dengan oksidasi sebagian karbon yang menghasilkan karbon monoksida yang beracun. Kualitas pembakaran dapat ditingkatkan dengan desain alat pembakaran, seperti pembakar minyak dan mesin pembakaran dalam. Perbaikan lebih lanjut mencakup alat katalitik pasca pembakaran (seperti konverter katalitik). Beberapa alat-alat ini biasanya dibutuhkan oleh banyak mobil/kendaraan di berbagai negara untuk memenuhi aturan lingkungan negaranya mengenai stadar emisi.
Derajat pembakaran dapat diukur dan dianalisis dengan peralatan uji. Kontraktor HVAC dan insinyur menggunakan analiser pembakaran untuk menguji efisiensi pembakar selama proses pembakaran.
Persamaan kimia Pada umumnya, persamaan kimia untuk pembakaran hidrokarbon dengan oksigen adalah
Contoh, persamaan kimia pembakaran propana:
Secara umum, persamaan kimia untuk pembakaran hidrokarbon yang tidak sempurna (kekurangan oksigen) adalah sebagai berikut:
Contohnya, persamaan kimia pembakaran propana yang tidak sempurna:
Secara sederhana, reaksi pembakaran hidrokarbon dapat dinyatakan sebagai:
