24-08-2025-Materials Technologies - Combustion [EN]-[IT]

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ENGLISH

24-08-2025-Materials Technologies - Combustion [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief introduction to the topic in question.
(lesson/article code: LE_85-84)

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Introduction
Combustion is a chemical reaction in which a fuel combines with an oxidizer, releasing energy in the form of heat.
Going into detail, we discover that combustion is a redox chemical reaction (also called oxidation-reduction) and is exothermic (energy is released to the external environment during the chemical reaction).
Exothermic and endothermic reaction
To clarify the concept of an exothermic reaction, we can make a comparison with photosynthesis.
Combustion is an exothermic reaction because it releases heat, while photosynthesis is an endothermic reaction because it absorbs light energy. The exothermic reaction releases energy to the surroundings, while the endothermic reaction absorbs energy from the surroundings.

Below is a graphic to clarify the concept.

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Fire triangle

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Combustion occurs through three fundamental elements: fuel, oxidizer, and ignition. Without one of these three elements, combustion cannot exist.

Fuels, fuels, and lubricants

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Fuels, fuels, and lubricants are the practical link to combustion, and are also three fundamental elements for industry and materials technology.
Below is a brief description of all three.

• Fuels: those reducing substances capable of oxidizing with an oxidizer (oxygen), generating significant amounts of heat.
• Carburants: those fuels that, when mixed with an oxidizer, give rise to an explosive mixture that can be used to produce mechanical energy in an internal combustion engine.
• Lubricants: those substances that, when placed between surfaces in relative motion, minimize effective contact between the surfaces.

NOTE: Fuels and combustibles are the basis for generating energy through combustion.

Combustion and general aspects
The technical definition of combustion is provided below.
Combustion is the exothermic oxidation of reducing substances by oxygen.
Where:
Combustion = chemical reaction
Oxidation = Process in which a species loses electrons or increases its oxidation number
Exothermic = The chemical reaction associated with combustion releases energy
Reducing substances = These are fuels and are called reducing agents because they donate electrons to the oxidizing agent. We can say that the fuel is an electron donor.
On the part of oxygen = Oxygen is the oxidizing agent, also called the comburent. That is, oxygen is the element that accepts electrons and is reduced, allowing the fuel to oxidize.

What characterizes combustion?

Image created with artificial intelligence, ChatGPT software used

Combustion is characterized by a high reaction rate and the formation of gaseous products.
In combustion, we have two elements: the oxidizer and the fuel.
The fuel is the substance that burns, while the oxidizer is the substance that allows combustion.
Simply put, the oxidizer is the fuel for the flame.
Fuel and Oxidant Example
A practical example to explain fuel and oxidant is a burning candle.
The fuel is paraffin -> (CₙH₂ₙ₊₂)
The oxidant is the oxygen contained in the air -> O₂

Below is an image showing the chemical reaction of a burning candle, or what happens when paraffin comes into contact with oxygen after ignition.

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Combustion of Hydrogen (H2)

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This time, let's start immediately with the chemical reaction shown below and then identify the fuel, the oxidizer, and Ignition:

Fuel
In this case, the fuel is hydrogen, which is the substance that is oxidized; that is, the hydrogen atoms give up electrons.

Oxidant
The oxidant, or the substance that is reduced, is oxygen, which accepts electrons from hydrogen.

The Ignition
A spark, a flame, or a certain amount of compression act as the ignition in this case. Once this reaction starts, it is self-sustaining; it is in fact defined as exothermic.

Conclusions
Combustion is a chemical reaction that occurs between a fuel and an oxidizer in the presence of an ignition source and releases energy. In materials technology, combustion is a fundamental element as it is a true production tool for creating high-performance materials. Combustion and materials technology intertwine in metal production, heat treatments, and combustion synthesis.

Question
Did you know that combustion was only studied scientifically in the 18th century? Did you know that the first to study it in depth were the English physicist Robert Boyle, the German chemist Georg Ernst Stahl, and the French chemist Antoine-Laurent de Lavoisier?

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ITALIAN

24-08-2025-Tecnologie dei materiali - La combustione [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: LE_85-84)

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Introduzione
La combustione è una reazione chimica in cui un combustibile si combina con un comburente rilasciando energia sotto forma di calore.
Entrando nei dettagli e scopriamo chela combustione è una reazione chimica di tipo ossidoriduttivo (chiama anche redox) ed è esotermica (durante la reazione chimica viene liberata energia verso l’ambiente esterno)
Reazione esotermica e endotermica
Per chiarire il concetto di reazione esotermica possiamo fare un confronto con la fotosintesi.
La combustione è appunto una reazione esotermica perché rilascia calore, mentre fotosintesi è una reazione endotermica perché assorbe energia luminosa. La razione esotermica libera energia verso l'ambiente, la reazione endotermica assorbe energia dall'ambiente.

Qui di seguito una grafica per chiarire il concetto.

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

Triangolo del fuoco

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

La combustione avviene tramite tre elementi fondamentali: il combustibile, il comburente e l'innesco. Senza uno di questi tre elementi a combustione non può esistere.

Combustibili, i carburanti e i lubrificanti

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Napkin.ai

I combustibili, i carburanti e lubrificanti sono il collegamento pratico con la combustione, inoltre sono tre elementi fondamentali per l’industria e la tecnologia dei materiali.
Qui di seguito una breve descrizione di tutti e tre

• Combustibili: quelle sostanze riducenti in grado di ossidarsi con un comburente (ossigeno) sviluppando notevole quantità di calore
• Carburanti: quei combustibili che, mescolati con un comburente, danno origine ad una miscela esplodente che può essere utilizzata per produrre energia meccanica in un motore a scoppio
• Lubrificanti: quelle sostanze che interposte tra superfici in movimento relativo rendono minimo il contatto effettivo tra le superfici stesse

NOTA: I combustibili e i carburanti sono la base per generare energia tramite combustione.

La combustione e gli aspetti generali
Rilascio qui di seguito la definizione tecnica della combustione.
La combustione è l’ossidazione esotermica di sostanze riducenti da parte dell’ossigeno.
Dove:
Combustione = reazione chimica
Ossidazione = Processo in cui una specie perde elettroni o aumenta il suo numero di ossidazione
Esotermica = La reazione chimica legata alla combustione libera energia verso l’esterno
Sostanze riducenti = Sono i combustibili e vengono chiamati riducenti perché cedono elettroni all'ossidante. Possiamo dire che il combustibile è un donatore di elettroni.
Da parte dell’ossigeno = l’ossigeno è l’agente ossidante, detto anche comburente. Ovvero, l'ossigeno è quell'elemento che accetta elettroni e si riduce, permettendo che il combustibile si ossidi

Da cosa è caratterizzata la combustione

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è ChatGPT

La combustione è caratterizzata dall'alta velocità di reazione e dalla formazione di prodotti gassosi.
Nella combustione abbiamo due elementi che sono il comburente ed il combustibile.
Il combustibile è la sostanza che brucia, mentre il comburente è la sostanza che permette la combustione.
In parole semplici il comburente è il cibo per la fiamma.
Esempio combustibile e comburente
Un esempio pratico per spiegare il combustibile ed il comburente può essere la candela accesa.
Il combustibile è la paraffina -> (CₙH₂ₙ₊₂)
Il comburente è l'ossigeno che è contenuto nell'aria -> O₂

Qui di seguito un'immagine con scritta la reazione chimica della candela che brucia, ovvero cosa succede quando la paraffina viene a contatto con l'ossigeno dopo un innesco.

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Combustione dell'idrogeno (H2)

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Questa volta partiamo subito dalla reazione chimica riportata qui sotto e poi identificheremo, combustibile, comburente e innesco:

Combustibile
In questo caso il combustibile è l'idrogeno che è la sostanza che si ossida, cioè gli atomi di idrogeno cedono elettroni

comburente
Il comburente, ovvero la sostanza che si riduce è l'ossigeno, il quale accetta elettroni dall'idrogeno

L'innesco
Una scintilla, una fiamma o una determinata compressione in questo caso fungono da innesco. Una volta che questa reazione parte si autosostiene, viene infatti definita come esotermica.

Conclusioni
La combustione è una reazione chimica che avviene tra un combustibile e un comburente in presenza di un innesco e rilascia energia verso l’esterno. In tecnologia dei materiali la combustione è un elemento fondamentale in quanto è un vero e proprio strumento produttivo per realizzare materiali ad alte prestazioni. L'unione tra combustione e tecnologia dei materiali avviene nella produzione dei metalli, nei trattamenti termici e nelle sintesi per combustione.

Domanda
Sapevate che è stata affrontata lo studio della combustione in maniera scientifica solo XVIII secolo? Lo sapevate che i primi a studiarla a fondo furono, il fisico inglese Robert Boyle, il chimico tedesco Georg Ernst Stahl e il chimico francese Antoine-Laurent de Lavoisier?

THE END