Den där skrapa stålullen som rengör dina smutsiga stekpannor är inte bara hårt arbetande; den är helt magnifik när den brinner, vilket Reddit-användaren ChazDodge visade i en färsk video som får den trådiga, brinnande ullen att se ut som planeten Kryptons död.
Och även om det inte är en explosion orsakad av en nukleär kedjereaktion – à la Krypton – så är den ljusshow som skapas av den brinnande stålullen resultatet av höghastighetsoxidation.
Här är hur det fungerar: När något brinner ser man oxidation. Det innebär att en atom, molekyl eller jon förlorar en eller flera elektroner. Rost uppstår till exempel när syre träffar järn, och i processen förlorar järnet elektroner och bildar järnoxid. Rostbildning är en långsam version av den reaktion som ses i Reddit-inlägget av de brinnande (oxiderande) metallremsor som utgör stålull.
Då använder vi våra köksredskap av rostfritt stål (som innehåller järn) utan att förvänta oss att de ska brinna upp av en felande gnista. Vad beror det på?
Anledningen till att ett järnblock som ett redskap inte fattar eld är att ytan är liten i förhållande till volymen, säger Jason Benedict, docent i kemi vid University at Buffalo, till Live Science. Rostande järn genererar faktiskt lite värme i reaktionen, men det är en mycket liten mängd. Dessutom kan ett stort järnblock absorbera och avleda en stor del av denna värmeenergi innan blockets temperatur stiger. (Du kan se denna effekt när du värmer en metallsked när du rör om i kokande pasta – en liten sked blir mycket snabbt för varm att hålla i, medan en större sked tar längre tid).
Stålull å andra sidan består av många tunna trådar, och därför är mycket fler järnatomer i kontakt med luftens syre. När du tillför värme (som från en låga) tillför du energi till järnet, och det gör det mer sannolikt att järnet reagerar med andra grundämnen.
”När du tillför värme övervinner du en energibarriär för att få reaktionen att gå snabbare”, säger Benedict. När reaktionen väl kommer igång, och eftersom den själv genererar värme, värmer den upp angränsande atomer. I ett järnblock sprids värmen till många andra järnatomer. Men i en tunn järnfiber finns det mindre fast material som kan absorbera den (luft absorberar värme, men mycket effektivare än fasta ämnen), så den fortsätter att brinna. Produkten av bränningen är bitar av rost, eller järnoxid, precis som produkten av brinnande trä är svart aska (eller kol).
Kontakt med syre är avgörande för hur snabbt och hur varmt järnet i stålull brinner – en miljö med rent syre gör lågorna mycket hetare och järnet brinner snabbare. (Även om stålull ofta är täckt av andra kemikalier – t.ex. pulveriserad tvål – är det bara järnet som brinner och blandas med syre).
Luft består endast till 20 procent eller så av syre, så förbränningen sker i ett slags halvfart som ser ut som en tecknad dynamitlåga. Det är det som händer i videon – det finns tillräckligt med syre för att bränna järnet, men inte tillräckligt mycket för att få det att brinna upp på en gång. Återigen kan man dra en analogi med trä: Om du blåser på en liten låga kan det extra syret få veden att brinna snabbare, medan om du stänger ventilerna på en gammaldags vedspis dör elden ner till glödande glöd och brinner långsammare.
Detta är också anledningen till att pulveriserade metaller brinner lätt och därför används vid svetsning. Termit är ett bra exempel – termit är en blandning av järn- och aluminiumpulver som när det upphettas tillräckligt börjar reagera med syre och brinna vid en hög temperatur – tillräckligt för att smälta metall och svetsa. Termit dyker också upp på fjärde juli – det är en ingrediens i det material som täcker tändstift.
Redaktörens anmärkning: Denna artikel har uppdaterats för att ange att oxidation är förlusten av elektroner, inte ökningen av syre, vilket hade angetts tidigare.
Originellt publicerat på Live Science.
Nyheter