Combustão

O fogo fascina o homem desde sua descoberta, há cerca de 400 milhões de anos, o que marcou o início de uma grande revolução no estilo de vida do homem pré-histórico. Com o passar dos séculos, a combustão - necessária para a existência do fogo - se tornou objeto de estudo de muitos cientistas. 

A combustão é a reação química exotérmica em que um combustível se liga com um comburente (um gás, o oxigênio) e libera calor e energia. Esse calor pode se manifestar na forma de fogo, que se mantém a medida que os três componentes ainda existam, o que é conhecido como triângulo do fogo (combustível - oxigênio - calor).

É justamente na tentativa de suprimir um dos lados desse triângulo que os bombeiros jogam água nos incêndios, por exemplo. A água é o agente extintor mais disponível e abundante no planeta - e consequentemente o mais barato - e serve para diminuir a temperatura do ambiente (combatendo então o calor). De acordo com a reportagem "É Fogo", da Revista Superinteressante, pesquisas mostram que um combate eficiente passa pelo uso de gotas de gotas de água de tamanho grande e pequeno para que, enquanto as gotículas tentam diminuir a temperatura, as grandes possam chegar ao combustível e inibir, de uma vez por todas, a combustão.

A classificação de combustões também é importante para o entendimento desse processo tão presente na nossa vida: temos combustões lentas, vivas e espontâneas, como a graduada em química Jennifer Fogaça explica no site Mundo Educação.

A combustão lenta é aquela que não libera luz, ou seja, não há chama. O ambiente em que essa reação ocorre é pobre em oxigênio, porém o produto final libera energia, como é o caso da respiração celular realizada nas mitocôndrias do corpo humano, como mostrado na equação abaixo:

C₆H₁₂O₆ + O₂ -> 2C₂H₅OH + 2 CO₂ + ATP

Já a combustão viva libera luz e calor - o fogo. Essas reações, em um ambiente ideal, seriam causadas pela reação entre um combustível e um comburente e formariam moléculas de água e gás carbônico (como ilustrado na equação 1). A realidade, no entanto, não é sempre perfeita, uma vez que não se pode promover um encontro perfeito entre as moléculas, ou nem mesmo garantir que sempre a quantidade ideal de oxigênio estará disponível. Por isso, os resultados podem variar: se há menos oxigênio disponível do que o ideal, pode acontecer a geração de um subproduto tóxico, o monóxido de carbono (como ilustrado na equação 2). Além de muito tóxico para o ser humano, esse composto, o CO, também é nocivo ao meio ambiente. Outro subproduto indesejado é a fuligem, que é composta por longas cadeias de átomos de carbono que "se recusam a queimar". Esses dois tipos de combustão e seus produtos são bem comuns, uma vez que a maior parte dos combustíveis é composta de hidrocarbonetos, ou seja, são compostos orgânicos (vale lembrar que um combustível que não tenha em sua fórmula nem carbono nem hidrogênio gerará um óxido com o composto principal de sua fórmula - o enxofre, por exemplo, gera o SO2 como subproduto de sua combustão).

Equação 1: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + H₂O

Equação 2: CH₄ + ^3/₂ O₂ -> CO + H₂O

A combustão espontânea é o tipo menos comum de combustão: ela pode acontecer em locais sem a necessidade de chama ou faísca ou ainda no ser humano - a chamada combustão humana espontânea é um fenômeno ainda sem explicação científica amplamente aceita, uma vez que a maior parte dos cientistas continua cética quanto a sua existência. O processo acontece quando o combustível absorve o comburente e gera calor, que se acumula até o ponto em que não é necessária a ocorrência de uma chama ou faísca para que o material se inflame.

Para apontar a forma mais comum de combustão, devemos definir alguns critérios: se pensarmos na combustão lenta que ocorre no interior de nossas células no processo de respiração, então essa será a forma mais comum e que mais influencia no nosso dia a dia. Pensando, porém, nas combustões vivas, ou seja, nas combustões onde há fogo envolvido - vale lembrar que uma chama é diferente de um incêndio, como ressalta o Sargento Padilha, do Corpo de Bombeiros de Porto Alegre: uma chama é algo facilmente controlado, enquanto o incêndio já está fora de controle - o tipo mais comum encontrado é, sem dúvidas, a combustão incompleta, uma vez que observamos a formação de fuligem e/ou fumaça.

Assim como os demais materiais encontrados na terra, os combustíveis estão divididos em três estados: sólido, líquido e gasoso. Mas o que os faz entrar em combustão? Porque eles "explodem"?

De acordo com a obra "A segurança contra incêndio no Brasil", o combustível sólido, quando exposto a um determinado nível de energia (que pode ser por calor ou radiação), sofre um processo de decomposição térmica, chamada de pirólise. A pirólise vai gerar produtos gasosos que, misturados com o oxigênio do ar, formam uma mistura explosiva. Se houver presença de uma faísca ou uma centelha, a mistura se inflama.

O combustível líquido não sofre a pirólise, uma vez que ele, quando exposto a determinado nível de energia, evapora. Este vapor forma, em comunhão com o o oxigênio, uma mistura inflamável que poderá se inflamar. Um conceito importante surge nesse momento: o de ponto de fulgor. O ponto de fulgor é a temperatura mínima na qual o combustível começa a liberar seus gases inflamáveis, que varia para cada material. O álcool etílico, por exemplo, tem como 13º C o seu ponto de fulgor, ao contrário da madeira, que tem como ponto de fulgor 150º C.

O combustível gasoso é aquele em que uma chama começa mais rapidamente: ele facilmente se mistura com o oxigênio e forma uma mistura explosiva, que logo pode gerar uma chama. Dentre essas três formas de combustíveis, os líquidos e gasosos são os mais perigosos e os que causam mais incêndios. A partir desse estudo, então, podemos concluir que o combustível "explode" pois, uma vez no seu ponto de fulgor e se exposto a uma faísca ou centelha, ele vai entrar em combustão.

Ainda de acordo com a obra citada acima, a temperatura máxima de uma combustão depende do seu tipo e de qual o seu estágio de desenvolvimento: combustões incompletas, por exemplo, tendem a ter temperaturas menores - de 800º C a 1.000º C (nessa temperatura se formam as partículas sólidas de carbono). Já as combustões com maior disponibilidade de oxigênio, podem chegar a 2.000º C.

Referências Bibliográficas:

SEITO, Alexandre Itiu et al. A Segurança Contra Incêndio no Brasil. São Paulo: Projeto Editora, 2008.

NETO, Ricardo Bonalume. É Fogo. Superinteressante, São Paulo, Ano 02, Número 006, Março, 1988. <http://super.abril.com.br/cotidiano/fogo-438515.shtml> Data de acesso: 13 out. 2014.

Entrevista com o Sargento Padilha, do Corpo de Bombeiros de Porto Alegre. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=9k44zhQuFaw&feature=youtu.be.

Combustível, Ponto de Fulgor, de Combustão e Temperatura de Ignição. Disponível em: http://www.cursosegurancadotrabalho.net/2013/09/Combustivel-Ponto-de-Fulgor-de-Combustao-e-Temperatura-de-Ignicao.html. Acesso em 13 out. 2014.

Fogo. Disponível em: http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/fogo.html. Acesso em 13 out. 2014.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Reação de combustão. Disponível em: http://www.mundoeducacao.com/quimica/reacao-combustao.html. Acesso em 13 out. 2014.

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Combustão completa e incompleta. Disponível em: http://www.alunosonline.com.br/quimica/combustao-completa-incompleta.html. Acesso em 13 out. 2014.

O que é combustão explosiva? Disponível em: http://osporques.com/o-que-e-combustao-explosiva/. Acesso em 13 out. 2014.

Terminologia de Segurança contra Incêndio. Disponível em: http://www.ccb.polmil.sp.gov.br/rev_it/IT03.pdf. Acesso em 13 out. 2014.

Alunos: Anna Carolina Viduani, nº 4, José Blotta, nº 19; Lucca Cavazzola, nº 28; Thomaz Zini; nº 39.