Brulo

Brulado estas kemia procezo, en kiu substanco (elemento aŭ Kemia kombinaĵo) reagas kun oksidanta substanco, dum kiu energio liberiĝas.

En multaj motoroj la transformo de kemia al mova energio okazas per brulado; tiuj nomiĝas brulmotoroj.

La substanco kun kiu reagas la oksidanto nomiĝas brulaĵo. Ĉiu el la atomoj en la brulaĵo formas apartan komponaĵon kun la oksidanto. La plej konata brulado estas tiu, en kiu la oksidiga substanco estas oksigeno (O2). Ĉiuj organikaj kombinaĵoj kapablas bruli en ĉeesto de oksigeno. Kiel menciite, ĉiu el la atomoj de la organika komponaĵo formas kunmetaĵon kun oksigeno: la karbonaj atomoj formas karbonan dioksidon (CO2) aŭ karbonan monoksidon (CO), dum la hidrogenaj atomoj formas akvon (H2O). Ekzemple, la formulo de la kompleta brula reago de propano, ĉefa ero en kuirado de gaso, estas:

${\displaystyle \ \mathrm {C_{3}H_{8(g)}+5O_{2(g)}\rightarrow 3CO_{2(g)}+4H_{2}O_{(g)}} }$ 

Kiam la brulprocezo okazas rapide, energio liberiĝas en la formo de varmo kaj lumo; La kombinaĵo de la du estas konata kiel fajro, kaj ĉi tiu brula procezo nomiĝas brulado. Karbona dioksido kaj akvo (en la formo de vaporoj) aperas kiel gasoj, kiuj estas elsenditaj dum brulado. La karbono, kiu ne havis tempon kombini kun la oksigeno, restis en la formo de lignokarbo kaj cindro.

La brula procezo estas nepre ekzoterma reakcio - procezo, kiu liberigas pli da energio ol la energio investita en ĝia aktivigo. Malgraŭ tio, komenca energio (konata kiel aktiviga energio) ofte devas esti investita por komenci la procezon. Plej multaj el la brulaĵoj, kiujn ni konas, bezonas rapidan hejtadon por komenci la brulprocezon.

Bruligado de brulaĵo, ekzemple per fajrigilo, alumeto aŭ elektra fajrero (en la motorveturilo), provizas la aktivigan energion necesan por bruligado. Post kiam la brulprocezo komenciĝis, la procezo nutras sin. Multe da energio liberigita kaŭzas brulajn kromajn molekulojn, ĝis la brulaĵo aŭ oksidanto elĉerpiĝas.

La brula procezo ne devas konsumi oksigenon de la aero: la oksigeno povas esti konsumita de diversaj fontoj, kaj eĉ de la organika molekulo mem subiranta brulan procezon.

La klarigo por la brula procezo estis malkovrita de la franca kemiisto Antoine Lavoisier. En la 18-a jarcento, sciencistoj kredis, ke kiam substanco brulas, ĝi eligas nevideblan likvaĵon nomatan flogistono; Lavoisier pruvis per siaj eksperimentoj, ke brulado estas nenio alia ol kombinaĵo de la brula substanco kun la oksigeno en la aero.

Multaj metodoj por produkti energion artefarite baziĝas sur bruligado de diversaj organikaj materialoj - de bruligado de ligno en kameno por hejtado al bruligado de brulaĵo por peli veturilojn.

Ĉe plena brulado, la brula substanco reagas kun oksigeno por formi limigitan nombron da stabilaj oksidoj. Por hidrokarbido (komponaĵo de karbono kaj hidrogeno), ekzemple, tutaj brulproduktoj estos karbona dioksido kaj akvo. Ĉi tiuj estas la stabilaj oksidoj de la karbona kaj hidrogena atomoj.

La produktoj ne nepre havos la plej altan eblan oksidiĝan nombron, kio signifas, ke ili ne nepre havos la plej altan rilaton de oksigenaj atomoj al la atomoj de la brulanta materialo. Ĉi tio estas pro la alta energio necesa por krei iujn el la materialoj. Ekzemple, kvankam la nitrogeno en la aero povas reagi kun oksigeno por formi nitrogajn oksidojn (nitrogena monooksido kaj nitrogena dioksido), alta temperaturo necesas por provizi la energion bezonatan por detrui la nitrogenajn molekulojn antaŭ ol ili povas reagi kun oksigeno.

Parta brulado okazos kiam ne sufiĉas oksigeno en la reago por plene oksigeni la reakciantojn, aŭ kiam la temperaturo estas tro malalta. Ĉi-kaze oni akiras diversajn parte oksigenitajn produktojn, kiel karbonmonooksido por bruligado de hidrokarbonidoj. En ĉi tiu materialo la proporcio de karbono al oksigeno estas 1: 1, anstataŭ 1: 2 (du oksigenaj atomoj por karbona atomo) por karbona dioksido. La formulo de tia parta brula reago por propano menciita antaŭe estas:

${\displaystyle \ \mathrm {C_{3}H_{8(g)}+3.5O_{2(g)}\rightarrow 3CO_{(g)}+4H_{2}O_{(g)}} }$ 

Sub pli ekstremaj kondiĉoj de seniĝo de oksigeno, aŭ je tro malaltaj temperaturoj, oni akiras lignokarban fajron - tio estas, fajron, kiu formas nigrajn fulgajn erojn, ĉe propano tia parta brula formulado estas:

${\displaystyle \ \mathrm {C_{3}H_{8(g)}+2O_{2(g)}\rightarrow 3C_{(s)}+4H_{2}O_{(g)}} }$ 

Bruligado ne devas okazi rapide. Biologia brulprocezo okazas en multaj vivantaj estaĵoj (ĉiuj aeraj estaĵoj, inkluzive homon), kaj nomiĝas ĉela spirado. En ĉi tiu procezo, la manĝaĵoj, kiujn ni konsumas (kiu enhavas glukozon, grasajn acidojn ktp), estas kunmetitaj el oksigeno (kiu venas de la aero). La energio ne liberiĝas en formo de fajro, kompreneble, sed estas uzata en la ĉelo por konstrui energioriĉajn molekulojn (ĉefe ATP), kiuj poste estas uzataj por komenci biologiajn procezojn, kiuj bezonas energion. Ankaŭ en ĉela spirado pruviĝas la principo kombini ĉiun el la brulaĵoj kun oksigeno:

• La karbonaj atomoj en manĝaĵoj kombiniĝas kun oksigeno por formi karbonan dioksidon. Ĉi tiu reago okazas kiel prepara paŝo al la Krebs-cirklo kaj al la Krebs-cirklo mem. La karbondioksido estas eligita (ĉe evoluintaj bestoj) de la ĉelo en la sangocirkuladon, de kie ĝi atingas la pulmojn kaj estas elsendita en la aeron en la procezo de spirado.
• La hidrogenaj atomoj en manĝaĵoj kombiniĝas kun oksigeno por formi akvon. Ĉi tiu reago okazas ĉe la fino de oksidiga fosforiligo, la lasta etapo en ĉela spirado.

Ekzistas pluraj proverboj pri brulo en la Proverbaro Esperanta de L. L. Zamenhof, inter ili^[1]:

• 	„ De malgranda kandelo forbrulis granda kastelo. ”

• 	„ Ne ekzistas fumo sen brulo. ”

• 	„ Ne estingu la fajron, kiu vin ne bruligas. ”

• Brulaĵo
• Eksplodmotoro
• Elektromotoro