בעירה
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
בעירה היא תהליך כימי בו תרכובת מגיבה עם חומר מחמצן, ובמהלכו משתחררת אנרגיה.
התרכובת עמה מגיב המחמצן מכונה דלק. כל אחד מהאטומים בדלק יוצר תרכובת נפרדת עם החומר המחמצן. הבעירה הידועה ביותר היא זו בה 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 הבערה של פרופאן, מרכיב עיקרי בגז בישול, הוא:
כשתהליך הבעירה מתרחש במהירות, משתחררת אנרגיה בצורת חום ואור; השילוב של השניים מוכר לנו כאש, ותהליך בעירה זה מכונה שריפה. הפחמן הדו-חמצני והמים (בצורת אדים) מופיעים כגזים, אשר נפלטים בעת שריפה. הפחמן שלא הספיק להתרכב עם החמצן נותר בצורת פחם.
תהליך הבעירה הינו בהכרח תהליך אקסותרמי - תהליך המשחרר יותר אנרגיה מן האנרגיה המושקעת בהפעלתו. למרות זאת, לעתים קרובות יש להשקיע אנרגיה התחלתית (המכונה אנרגית שפעול) לשם התנעת התהליך. רוב הדלקים המוכרים לנו דורשים חימום מהיר לשם התחלת תהליך הבעירה; כשאנו מציתים דלק בעזרת מצת, גפרור או ניצוץ חשמלי (במנוע המכונית), אנו מספקים את אנרגיית השפעול. לאחר שתהליך הבעירה החל, מזין התהליך את עצמו: האנרגיה הרבה המשתחררת גורמת לעוד מולקולות לבעור, עד שחומר הדלק, או החומר המחמצן, כַלים.
תהליך הבעירה אינו חייב לצרוך חמצן מן האוויר: החמצן יכול להיצרך ממקורות שונים, ואפילו מחלקים שונים של אותה מולקולה אורגנית העוברת תהליך בעירה, אם "כדאי" מבחינה אנרגטית לפרק את הקשרים הכימיים בהם היה קשור החמצן קודם לכן.
את ההסבר לתהליך הבעירה גילה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. במאה ה-18 האמינו אנשי המדע כי כשהחומר בוער הוא פולט נוזל בלתי-נראה המכונה פלוגיסטון; לבואזיה הוכיח בניסוייו כי הבעירה 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.
[עריכה] בעירה ביולוגית
אין הכרח כי בעירה תתרחש במהירות. תהליך בעירה ביולוגי מתרחש בייצורים חיים רבים (כל היצורים האווירניים, ובהם האדם), והוא קרוי נשימה תאית. בתהליך זה מתרכב המזון שאנו צורכים (ובו גלוקוז, חומצות שומן ועוד) עם חמצן (שמקורו באוויר). האנרגיה אינה משתחררת בצורת אש, כמובן, אלא מנוצלת בתא לבניית מולקולות עתירות אנרגיה (בעיקר ATP), אשר מאוחר יותר מנוצלות להתנעת תהליכים ביולוגיים הדורשים אנרגיה. גם בנשימה התאית מודגם העיקרון של התרכבות כל אחד אטומי הדלק עם חמצן:
- אטומי הפחמן שבמזון מתרכבים עם חמצן ויוצרים פחמן דו-חמצני. תגובה זו מתרחשת כצעד מקדים למעגל קרבס ובמעגל קרבס עצמו. הפחמן הדו-חמצני נפלט (בבעלי חיים מפותחים) מהתא אל מחזור הדם, משם הוא מגיע אל הריאות ונפלט החוצה אל האוויר בתהליך הנשימה.
- אטומי המימן שבמזון מתרכבים עם חמצן ויוצרים מים. תגובה זו מתרחשת בסיומו של הזרחון החמצוני, השלב האחרון בנשימה התאית.
