בעירה

בעירה היא תגובה כימית שבה חומר מגיב עם חומר מחמצן, ובמהלכה משתחררת אנרגיה. החומר שעימו מגיב המחמצן נקרא דלק. ברוב המקרים החומר המחמצן הוא חמצן (O2). ברגע שחומר אורגני בוער, אטומי הפחמן בו נוטים ליצור פחמן דו-חמצני (CO2) או פחמן חד-חמצני (CO), ואטומי המימן יוצרים מים (H2O). לדוגמה, בעירה מלאה של פרופאן (גז בישול) מניבה בעיקר CO2 ומים: C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O.

כאשר הבעירה מהירה, משתחררים חום ואור. שילוב החום והאור נקרא אש, והבעירה המהירה הזו מכונה שרפה. לפעמים פחמן שלא הספיק להידרר עם חמצן נשאר כעפרה שחורה שנקראת פחם או פיח.

בעירה היא תמיד תהליך אקסותרמי, כלומר היא משחררת יותר אנרגיה ממה שצריך כדי להפעילה. עם זאת, לעיתים נדרשת אנרגיית שפעול, אנרגיה התחלתית, כדי להדליק את הבעירה. גפרור, מצת או ניצוץ חשמלי נותנים אנרגיית שפעול לדלקים רבים. אחרי שהבעירה מתחילה, היא יכולה להתקיים בעצמה כי האנרגיה שמשוחררת מדליקה מולקולות חדשות, עד שהדלק או החמצן נגמרים.

החמצן לא חייב להגיע מהאוויר. הוא יכול להגיע ממקורות אחרים, אפילו מהמולקולות של הדלק עצמן, אם זה משתלם מבחינה אנרגטית. את רעיון ההתרכבות של הבעירה גילה הכימאי אנטואן לבואזיה, שסירס את התיאוריה הישנה על פלוגיסטון והראה שבעירה היא תגובה עם חמצן.

שיטות רבות לייצור אנרגיה מבוססות על בעירה של חומרים אורגניים. זה כולל חימום בעץ בבית וגם בעירת דלק להנעת כלי רכב.

בעירה מלאה יוצרת תחמוצות יציבות, כמו CO2 ומים במקרה של פחמימנים. בעירה חלקית מתרחשת כשאין מספיק חמצן או שהטמפרטורה נמוכה מדי. בעירה חלקית מייצרת תוצרים מחומצנים חלקית, לדוגמה פחמן חד-חמצני (CO). דוגמה של בעירה חלקית של פרופאן: C3H8 + 3.5 O2 → 3 CO + 4 H2O. כאשר המחסור בחמצן חמור יותר, מתקבלת אש מפחמת שיוצרת חלקיקי פיח; למשל: C3H8 + 2 O2 → 3 C + 4 H2O.

יש גם בעירה איטית וקרה שאינה נראית כאש. בתאים חיים מתרחש תהליך דומה שנקרא נשימה תאית. נשימה תאית היא תרכובת של מזון עם חמצן, שמייצרת אנרגיה שימושית בתא. האנרגיה אינה יוצאת כאש, אלא נשמרת במולקולות עתירות אנרגיה, בעיקר ATP, שהן משמשות להפעלת תהליכים ביולוגיים בגוף.

בעירה היא תגובה שבה דבר בוער מגיב עם חומר שנקרא מחמצן. מחמצן נפוץ הוא חמצן מהאוויר.

כשדבר בוער, הוא נותן חום ואור. חום ואור יחד זה אש. דלק הוא החומר שנשרף, למשל עץ או גז בישול. בעירה יוצרת גזים ומים. חלק מהפחמן בדלק יכול להפוך לפחם שחור שאנו רואים כעפרה.

לפעמים צריך להדליק משהו עם גפרור או מצת. זו האנרגיה ההתחלתית שמתחילה את הבעירה. אחרי שהאש מתחילה, היא ממשיכה לבד עד שהדלק או החמצן נגמרים.

אם יש חמצן מספיק, הבעירה מלאה ותוצריה הם גז פחמן דו-חמצני ומים. אם יש מעט חמצן, הבעירה חלקית ותתקבל תוצאה אחרת, כמו פיח או גזים מסוכנים.

גם בגוף שלנו יש תהליך דומה שנקרא נשימה תאית. נשימה תאית היא הדרך שבה הגוף מוציא אנרגיה מהמזון. המדען אנטואן לבואזיה הראה שאש נגרמת מהחמצן ולא מרגש מסתורית שנקראה פלוגיסטון.

אנשים משתמשים בבעירה לחימום הבית ולהנעת רכבים.