Ta škrábavá ocelová vlna, kterou čistíte špinavé pánve, je víc než pracovitá; když se zapálí, je naprosto úžasná, jak ukázal uživatel Redditu ChazDodge v nedávném videu, díky němuž tento drátěný hořící chuchvalec vypadá jako smrt planety Krypton.
Ačkoli nejde o výbuch způsobený jadernou řetězovou reakcí – à la Krypton -, světelná show, kterou hořící ocelová vlna vytváří, je výsledkem vysokorychlostní oxidace.
Tady je návod, jak to funguje: Kdykoli něco hoří, vidíte oxidaci. To znamená, že atom, molekula nebo iont ztrácí jeden nebo více elektronů. Například rez vzniká, když kyslík dopadá na železo a železo při tom ztrácí elektrony a vytváří oxid železitý. Rezavění je pomalou verzí reakce, kterou vidíte v příspěvku na Redditu u hořících (oxidujících) kovových proužků, z nichž se skládá ocelová vlna.
Přesto používáme své kuchyňské nádobí z nerezové oceli (která obsahuje železo), aniž bychom očekávali, že vzplane od bludné jiskry.
Důvod, proč se blok železa, jako je nádobí, nevznítí, spočívá v tom, že jeho povrch je v poměru k objemu malý, uvedl Jason Benedict, docent chemie na univerzitě v Buffalu, v rozhovoru pro časopis Live Science. Při reakci rezavějícího železa skutečně vzniká nějaké teplo, ale je to velmi malé množství. Navíc velký blok železa může velkou část této tepelné energie pohltit a odvést, než se jeho teplota zvýší. (Tento efekt můžete pozorovat při zahřívání kovové lžíce při míchání vařících těstovin – malá se velmi rychle zahřeje natolik, že se nedá udržet, zatímco větší lžíci to trvá déle).
Ocelová vlna je naproti tomu tvořena spoustou tenkých vláken, a tak je v kontaktu s kyslíkem ve vzduchu mnohem více atomů železa. Když přidáte teplo (například z plamene), dodáte železu energii, a to zvyšuje pravděpodobnost, že železo bude reagovat s jinými prvky.
„Když přidáváte teplo, překonáváte energetickou bariéru, aby reakce proběhla rychleji,“ řekl Benedict. Jakmile se tato reakce rozběhne, a protože sama vytváří teplo, zahřívá sousední atomy. V bloku železa se teplo rozptýlí do mnoha dalších atomů železa. Ale v tenkém vlákně železa je méně pevného materiálu, který by ho pohlcoval (vzduch absorbuje teplo, ale mnohem účinněji než pevné látky), a tak hoří dál. Produktem hoření jsou kousky rzi neboli oxidu železitého, stejně jako je produktem hoření dřeva černý popel (neboli uhlík).
Kontakt s kyslíkem je rozhodující pro to, jak rychle a jak horké železo v ocelové vlně hoří – v prostředí s čistým kyslíkem jsou plameny mnohem žhavější a železo hoří rychleji. (Zatímco ocelová vlna je často pokryta jinými chemickými látkami – například práškovým mýdlem – hoří pouze železo a mísí se s kyslíkem.)
Vzduch obsahuje jen asi 20 procent kyslíku, takže hoření probíhá jakousi poloviční rychlostí, která vypadá jako kreslená dynamitová rozbuška. Přesně to se děje na videu – kyslíku je dost na to, aby železo hořelo, ale ne dost na to, aby vzplálo najednou. Opět lze použít analogii se dřevem: Pokud na starých kamnech na dřevo zavřete ventilační otvory, oheň uhasne na žhavé uhlíky a hoří pomaleji.
Také proto práškové kovy snadno hoří, a proto se používají při svařování. Dobrým příkladem je termit – termit je směs práškového železa a hliníku, která při dostatečném zahřátí začne reagovat s kyslíkem a hořet při vysoké teplotě – dostatečné k roztavení kovu a svařování. Termit se objevuje také na svátek 4. července – je složkou hmoty, kterou se natírají prskavky.
Poznámka redakce: Tento článek byl aktualizován, aby bylo uvedeno, že při oxidaci dochází ke ztrátě elektronů, nikoliv k získání kyslíku, jak bylo uvedeno dříve.
Původně publikováno na serveru Live Science.
Aktuální zprávy
.