בעירה

בעִירה היא תהליך כימי בו חומר (יסוד או תרכובת) מגיב עם חומר מחמצן, ובמהלכו משתחררת אנרגיה.

החומר עמו מגיב המחמצן מכונה דלק. כל אחד מהאטומים בדלק יוצר תרכובת נפרדת עם החומר המחמצן. הבעירה הידועה ביותר היא זו שבה החומר המחמצן הוא חמצן (O₂). כל התרכובות האורגניות מסוגלות לבעור בנוכחות חמצן. כאמור, כל אחד מאטומי התרכובת האורגנית יוצר תרכובת עם חמצן: אטומי הפחמן יוצרים פחמן דו-חמצני (CO₂) או חד-חמצני (CO), ואילו אטומי המימן יוצרים מים (H₂O). לדוגמה, ניסוחה של תגובת הבעירה המלאה של פרופאן, מרכיב עיקרי בגז בישול, הוא:

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

כשתהליך הבעירה מתרחש במהירות, משתחררת אנרגיה בצורת חום ואור; השילוב של השניים מוכר לנו כאש, ותהליך בעירה זה מכונה שרפה. הפחמן הדו-חמצני והמים (בצורת אדים) מופיעים כגזים, אשר נפלטים בעת שרפה. הפחמן שלא הספיק להתרכב עם החמצן נותר בצורת פחם.

תהליך הבעירה הוא בהכרח תהליך אקסותרמי - תהליך המשחרר יותר אנרגיה מן האנרגיה המושקעת בהפעלתו. למרות זאת, לעיתים קרובות יש להשקיע אנרגיה התחלתית (המכונה אנרגיית שפעול) לשם התנעת התהליך. רוב הדלקים המוכרים לנו דורשים חימום מהיר לשם התחלת תהליך הבעירה. הצתת דלק, לדוגמה באמצעות מצת, גפרור או ניצוץ חשמלי (במנוע המכונית), מספקת את אנרגיית השפעול הדרושה לבעירה. לאחר שתהליך הבעירה החל, מזין התהליך את עצמו: האנרגיה הרבה המשתחררת גורמת למולקולות נוספות לבעור, עד שחומר הדלק, או החומר המחמצן, כַלים.

תהליך הבעירה אינו חייב לצרוך חמצן מן האוויר: החמצן יכול להיצרך ממקורות שונים, ואפילו מתוך המולקולה האורגנית עצמה העוברת תהליך בעירה, אם "כדאי" מבחינה אנרגטית לפרק את הקשרים הכימיים שבהם היה קשור החמצן קודם לכן.

את ההסבר לתהליך הבעירה גילה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. במאה ה-18 האמינו אנשי המדע כי כשחומר בוער הוא פולט נוזל בלתי-נראה המכונה פלוגיסטון; לבואזיה הוכיח בניסוייו כי בעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאוויר.

שיטות רבות להפקת אנרגיה באופן מלאכותי מתבססות על בעירה של חומרים אורגניים שונים - החל בשריפת עץ באח לצורך חימום וכלה בשריפת דלק להנעת כלי רכב.