Tl;dr: Es probable que vea más hollín, $\ce{CO}$ , $\ce{H2}$ menos de $\ce{CO2}$ y la misma cantidad de $\ce{H2O}$ .
Hay diferentes tipos de combustión de los que se puede hablar. Por ejemplo, cuando se mezclan combustible y comburente antes de quemarlos, se habla de sistema premezclado. Por ejemplo, una cocina de gas, motores de turbina de gas, motores de combustión interna, etc. Por otro lado, si se mezclan el combustible y el oxidante, se obtiene lo que se denomina un sistema de difusión. Por ejemplo, la llama de una vela, un lanzallamas, incendios en apartamentos, etc. Normalmente, los sistemas premezclados producen una llama azul, mientras que los sistemas de difusión producen una llama amarilla o anaranjada.
Es importante distinguir entre un sistema de llama premezclada y un sistema de llama de difusión porque se comportarán de forma diferente. Un mechero produce una llama de difusión. Para esta respuesta nos centraremos en la llama de difusión.
Una característica importante de una llama de difusión es que arde donde hay la cantidad justa de combustible y comburente. Esto significa que, independientemente de si el combustible entra en el comburente o si el comburente entra en el combustible, la llama sólo se producirá donde haya la cantidad justa de combustible y comburente. Así, por ejemplo, para un sistema metano-oxígeno en la llama obtenemos, $$\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}$$
Así que en ambos casos esperaríamos ver la misma cantidad de $\ce{CO2}$ y $\ce{H2O}$ que se produce al quemar la misma cantidad de combustible. Eso no suena interesante en absoluto. Además, nuestra situación ideal ignoraba el efecto del calor producido y su efecto en el entorno. ¿Qué ocurre si tenemos esto en cuenta?
Hollín
Pues bien, en la mayoría de los sistemas de metano es muy difícil producir hollín, así que consideremos algo como el propano $(\ce{C3H8})$ o hidrocarburo de orden superior (cualquier cosa con más átomos de carbono), que es más probable que produzca hollín. El hollín se produce cuando $\ce{C}$ -los átomos se combinan para formar moléculas más grandes, que a su vez se combinan para formar partículas. Cómo se produce el hollín sigue siendo un área de investigación activa. Pero sabemos que la mayor parte del hollín se produce a temperaturas relativamente bajas (en comparación con la temperatura de la llama) en regiones ricas en combustible.
En la llama de una vela/encendedor, el hollín se produce cerca de la mecha, pero la mayor parte se oxida al llegar a la llama. Sólo una parte cercana al centro escapa por la punta porque allí no hay suficiente oxidante para quemarlo todo. Esta es la razón principal por la que la llama de difusión parece amarilla.
Ahora imagina tu encendedor que empieza con oxidante en el centro, no habrá ninguna partícula de hollín dentro de la llama. Así que la llama tendrá un aspecto azulado. Pero el calor producido por la llama puede ser suficiente para romper (pirolizar) el combustible en la región circundante. Esto hará que se produzca hollín. Además, como no hay razón para que el hollín se acerque a la llama, no se oxidará fácilmente y quedará mucho más hollín.
Combustible no quemado
A continuación, considere otros productos de combustión no quemados. Cuando se quema metano en oxígeno se produce algo más que dióxido de carbono y agua. La reacción desequilibrada puede escribirse como: $$\ce{CH4 + O2 -> CO2 + H2O + CO + O2 + H2 + C + ...}$$
Los no quemados $\ce{C}$ forma el hollín. Un efecto secundario es la producción de $\ce{H2}$ . Así que ahora no sólo verá más hollín, también habrá exceso de hidrógeno. Además, en el caso de los combustibles con más hidrocarburos, es posible que haya combustible pirolizado que aún no haya formado hollín ni se haya oxidado completamente.
En un sistema de llama premezclada, cuando hay mucho combustible por ahí, es más probable que se produzca $\ce{CO}$ en lugar de $\ce{CO2}$ . Una sencilla razón es que primero hay que producir $\ce{CO}$ antes de $\ce{CO2}$ . Un efecto secundario de esto es que la temperatura será más baja. Esto se debe a que la mayor parte del calor se libera cuando $\ce{CO}$ se oxida a $\ce{CO2}$ . ¿Qué ocurre en un sistema de llama de difusión?
Como se ha mencionado anteriormente en los sistemas de llama de difusión, la llama se encuentra alrededor de donde hay la cantidad justa de combustible y oxidante. Los productos formados en la llama se difunden hacia fuera (hacia el combustible y el comburente) y como hay escasez de oxígeno, $\ce{CO2}$ se reducirá a $\ce{CO}$ es decir, verá aumentar $\ce{CO}$ producción y disminución de la cantidad de $\ce{CO2}$ .
Nota al margen: La luna de Saturno Titán tiene un atmósfera que consiste principalmente en nitrógeno (98,4%). El siguiente gas abundante es el metano (1,4%), seguido del hidrógeno (0,1-0,2%). Así que, después de todo, no es un mundo extraño.
