Cette laine d’acier qui gratte et qui nettoie vos casseroles crasseuses est plus que laborieuse ; elle est absolument magnifique lorsqu’elle est allumée, comme l’a montré l’utilisateur de Reddit ChazDodge dans une récente vidéo qui fait ressembler cette peluche filiforme et brûlante à la mort de la planète Krypton.
Bien qu’il ne s’agisse pas d’une explosion causée par une réaction nucléaire en chaîne – à la Krypton – le spectacle lumineux créé par la laine d’acier en feu résulte d’une oxydation à grande vitesse.
Voici comment cela fonctionne : Chaque fois que quelque chose brûle, on assiste à une oxydation. Cela signifie qu’un atome, une molécule ou un ion perd un ou plusieurs électrons. La rouille, par exemple, se produit lorsque l’oxygène entre en contact avec le fer, qui perd alors des électrons et forme de l’oxyde de fer. La rouille est une version lente de la réaction observée dans le post Reddit des bandes métalliques brûlantes (qui s’oxydent) qui composent la laine d’acier.
Pourtant, nous utilisons nos ustensiles de cuisine en acier inoxydable (qui contient du fer) sans nous attendre à ce qu’ils s’enflamment à cause d’une étincelle errante. Qu’est-ce qui se passe ?
La raison pour laquelle un bloc de fer comme un ustensile ne prend pas feu est que la surface est petite, par rapport au volume, a expliqué à Live Science Jason Benedict, professeur associé de chimie à l’Université de Buffalo. La rouille du fer génère en fait un peu de chaleur dans la réaction, mais c’est une très petite quantité. En outre, un gros bloc de fer peut absorber et dissiper une grande partie de cette énergie thermique avant que la température du bloc n’augmente. (Vous pouvez voir cet effet en chauffant une cuillère en métal lorsque vous remuez des pâtes bouillantes – une petite devient très rapidement trop chaude pour être tenue, tandis qu’une cuillère plus grande prend plus de temps).
La laine d’acier, par contre, est faite de beaucoup de brins fins, et donc beaucoup plus d’atomes de fer sont en contact avec l’oxygène de l’air. Lorsque vous ajoutez de la chaleur (comme celle d’une flamme), vous ajoutez de l’énergie au fer, et cela rend le fer plus susceptible de réagir avec d’autres éléments.
« Lorsque vous ajoutez de la chaleur, vous surmontez une barrière énergétique pour que la réaction se produise plus rapidement », a déclaré Benedict. Une fois que cette réaction est lancée, et parce qu’elle génère elle-même de la chaleur, elle chauffe les atomes voisins. Dans un bloc de fer, la chaleur est dissipée vers de nombreux autres atomes de fer. Mais dans une fine fibre de fer, il y a moins de matière solide pour l’absorber (l’air absorbe la chaleur, mais beaucoup plus efficacement que les solides), et la chaleur continue de brûler. Le produit de la combustion est constitué de morceaux de rouille, ou d’oxyde de fer, tout comme le produit de la combustion du bois est constitué de cendres noires (ou de carbone).
Le contact avec l’oxygène est crucial pour la rapidité et la chaleur de la combustion du fer dans la laine d’acier – un environnement d’oxygène pur rend les flammes beaucoup plus chaudes, et le fer brûle plus rapidement. (Alors que la laine de fer est souvent recouverte d’autres produits chimiques – du savon en poudre, par exemple – seul le fer brûle et se mélange à l’oxygène).
L’air n’est composé que d’environ 20 % d’oxygène, de sorte que la combustion se produit à une sorte de demi-vitesse qui ressemble à une mèche de dynamite de dessin animé. C’est ce qui se passe dans la vidéo – il y a assez d’oxygène pour brûler le fer, mais pas assez pour qu’il s’enflamme d’un seul coup. Là encore, on peut faire une analogie avec le bois : Soufflez sur une petite flamme et l’oxygène supplémentaire peut faire brûler le bois plus rapidement, tandis que si vous fermez les bouches d’aération d’un poêle à bois à l’ancienne, le feu se réduit à des braises incandescentes et brûle plus lentement.
C’est aussi pourquoi les métaux en poudre brûlent facilement et sont donc utilisés dans la soudure. Le thermite est un bon exemple – le thermite est un mélange de poudre de fer et d’aluminium qui, lorsqu’il est suffisamment chauffé, commence à réagir avec l’oxygène et à brûler à une température élevée – assez pour faire fondre le métal et le souder. La thermite apparaît également le 4 juillet – c’est un ingrédient dans la substance qui recouvre les feux d’artifice.
Note de la rédaction : Cet article a été mis à jour pour indiquer que l’oxydation est la perte d’électrons, et non le gain d’oxygène comme cela avait été indiqué précédemment.
Originally published on Live Science.
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