Quella lana d’acciaio graffiante che pulisce le vostre pentole sporche è più che laboriosa; è assolutamente magnifica quando viene accesa, come ha mostrato l’utente di Reddit ChazDodge in un recente video che fa sembrare il segaligno, che brucia, la morte del pianeta Krypton.
Anche se non si tratta di un’esplosione causata da una reazione nucleare a catena – à la Krypton – lo spettacolo di luce creato dalla lana d’acciaio che brucia risulta dall’ossidazione ad alta velocità.
Ecco come funziona: Ogni volta che qualcosa brucia, si assiste a un’ossidazione. Ciò significa che un atomo, una molecola o uno ione perde uno o più elettroni. La ruggine, per esempio, si verifica quando l’ossigeno colpisce il ferro, e nel processo il ferro perde elettroni e forma ossido di ferro. La ruggine è una versione lenta della reazione vista nel post di Reddit delle strisce di metallo che bruciano (ossidandosi) e che compongono la lana d’acciaio.
Tuttavia, usiamo i nostri utensili da cucina in acciaio inossidabile (che contiene ferro) senza aspettarci che prendano fuoco per una scintilla sbagliata. Cosa succede?
La ragione per cui un blocco di ferro come un utensile non prende fuoco è che la superficie è piccola, rispetto al volume, Jason Benedict, professore associato di chimica presso l’Università di Buffalo, ha detto a Live Science. Il ferro arrugginito genera effettivamente del calore nella reazione, ma è una quantità molto piccola. Inoltre, un grande blocco di ferro può assorbire e dissipare molta di quell’energia termica prima che la temperatura del blocco salga. (Si può vedere questo effetto nel riscaldamento di un cucchiaio di metallo quando si mescola la pasta bollente – uno piccolo diventa molto rapidamente troppo caldo da tenere, mentre un cucchiaio più grande richiede più tempo).
La lana d’acciaio, d’altra parte, è fatta di molti fili sottili, e quindi molti più atomi di ferro sono in contatto con l’ossigeno dell’aria. Quando si aggiunge calore (come da una fiamma), si aggiunge energia al ferro, e questo rende il ferro più propenso a reagire con altri elementi.
“Quando si aggiunge calore, si sta superando una barriera energetica per far avvenire la reazione più velocemente”, ha detto Benedict. Una volta che la reazione si avvia, e poiché essa stessa genera calore, riscalda gli atomi vicini. In un blocco di ferro, il calore viene dissipato a molti altri atomi di ferro. Ma in una sottile fibra di ferro, c’è meno materiale solido per assorbirlo (l’aria assorbe il calore, ma in modo molto più efficiente dei solidi), quindi continua a bruciare. Il prodotto della combustione sono pezzi di ruggine, o ossido di ferro, proprio come il prodotto della combustione del legno è la cenere nera (o carbonio).
Il contatto con l’ossigeno è cruciale per quanto velocemente e quanto caldo brucia il ferro nella lana d’acciaio – un ambiente di ossigeno puro rende le fiamme molto più calde, e il ferro brucia più velocemente. (Mentre la lana d’acciaio è spesso coperta da altre sostanze chimiche – sapone in polvere, per esempio – solo il ferro brucia e si mescola con l’ossigeno).
L’aria è solo il 20% o giù di lì di ossigeno, quindi la combustione avviene ad una sorta di mezza velocità che assomiglia ad una miccia di dinamite dei cartoni animati. Questo è quello che succede nel video – c’è abbastanza ossigeno per bruciare il ferro, ma non abbastanza per farlo esplodere in una sola volta. Di nuovo, si può fare un’analogia con il legno: Soffiando su una piccola fiamma, l’ossigeno in più può far bruciare il legno più velocemente, mentre se si chiudono le bocchette di una vecchia stufa a legna, il fuoco si riduce a braci ardenti e brucia più lentamente.
Questo è anche il motivo per cui i metalli in polvere bruciano facilmente e quindi sono usati nella saldatura. La termite è un buon esempio – la termite è una miscela di polvere di ferro e alluminio che quando viene riscaldata abbastanza inizierà a reagire con l’ossigeno e a bruciare ad alta temperatura – abbastanza per fondere il metallo e saldare. La termite compare anche il 4 luglio – è un ingrediente della roba che riveste le stelle filanti.
Nota del redattore: Questo articolo è stato aggiornato per indicare che l’ossidazione è la perdita di elettroni, non il guadagno di ossigeno come era stato dichiarato in precedenza.
Originariamente pubblicato su Live Science.
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