Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen (=> Brennstoffe) zur Energieerzeugung ist eine Reaktion, die uns täglich umgibt (beispielsweise in Fahrzeugen). In der Chemie versteht man unter Verbrennung, die schnelle Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff unter Freisetzung von Wärme. Verbrennen wir “reine” Kohlenwasserstoffe (die alltäglichen Brennstoffe wie Octan, Butan), bilden sich bei der Verbrennung dieser Stoffe mit (Luft-)Sauerstoff hauptsächlich Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasser und Ruß. Je nachdem, ob eine vollständige oder unvollständige Verbrennung vorliegen haben, unterscheiden sich die Reaktionsprodukte.
Jede Verbrennungsreaktion -egal ob vollständige oder unvollständige Verbrennung- ist die Umsetzung eines Stoffes (in unserem Fall Kohlenwasserstoff) mit Sauerstoff. Bei jeder Verbrennung muss also eine bestimmte (Stoff)menge an Sauerstoff und Kohlenwasserstoff vorliegen, damit die Reaktion ablaufen kann.
Vollständige Verbrennung:
Bei der vollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen reagieren diese vollständig mit Sauerstoff, wobei das höchstmöglich oxidierte Produkt entsteht (Kohlenstoffdioxid). Da Kohlenwasserstoffe in ihrer Struktur nur Kohlenstoff- und Wasserstoffatome aufweisen, entstehen bei der vollständigen Verbrennung von beiden “Elementen”, die Oxide in der höchstmöglichen Stufe, nämlich Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O). Dies gilt bei der vollständigen Verbrennung aller Kohlenwasserstoffe, daher kann die Reaktionsgleichung einer vollständigen Verbrennung einfach aufgestellt werden:
Unvollständige Verbrennung:
Eine unvollständige Verbrennung findet immer statt, wenn nicht ausreichend (im stöchiometrischen Verhältnis) Sauerstoff vorhanden ist, oder eine Durchmischung der Reaktionsgemisches (aus Kohlenwasserstoff und Sauerstoff) nicht gegeben ist. Eine unvollständige Verbrennung lässt sich immer dann feststellen, sich unter den Reaktionsprodukten noch Ausgangsstoffe (Kohlenwasserstoff) oder nicht vollständig oxidierte Produkte (z.B. Kohlenstoffmonoxid) befinden.
Die weit verbreitete Aussage, dass bei der unvollständigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffe nur die Produkte Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasser (H2O) entstehen, ist leider nicht (ganz) richtig. Da bei der unvollständigen Verbrennung nicht ausreichend Sauerstoff vorhanden ist um die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome in das Oxid mit der höchsten Oxidationsstufe umzuwandeln, entstehen bei der unvollständigen Verbrennung Kohlenstoffmonoxid. Es können (und werden) auch andere Reaktionsprodukte, erhalten beispielsweise auch reiner Kohlenstoff in Form von Ruß.
Die unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen ist nicht nur abhängig vom Stoffmengenanteil Kohlenwasserstoff : Sauerstoffe, sondern auch von Druck und Temperatur.Es gibt hierzu einige Reaktionsverfahren, die sich diesen Umstand zunutze machen, so können beispielsweise bei der unvollständigen Verbrennung von langkettigen Alkanen auch kurzkettige Alkene gebildet werden.
Daher ist es unmöglich, ohne genau Kenntnis des Reaktionsablaufes und der entsprechenden Reaktionsbedingungen eine Gleichung für die unvollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs aufzustellen. Was wir wissen, dass links und rechts des Reaktionspfeiles die gleiche Anzahl an Atomen bzw. Atomsorten stehen muss.