キャンプファイヤーの前に座っていると想像してみてください。 直火の上でスープの鍋が沸騰すると、煙のような香りが空中を漂います。 ちらつくオレンジ色の舌を見つめていると、不思議に思うかもしれません。なぜ木の丸太が燃えているのに、金属製の鍋は燃えているのではないのでしょうか。
あるものが発火し、他のものが発火しない理由は、それらの化学結合と、それらの結合を変更または切断するために必要なエネルギーに帰着します。
しかし、最初に、これが火自体の入門書です。 火には、酸素、熱、燃料といういくつかのものが必要です。
酸素は空気中にあるガスです。 熱は、マッチを打つときのように摩擦で発生する可能性があります。または、落雷などの他の方法で発生する可能性があります。 燃料は燃えるものです。一般的に、これは有機物でできているものなら何でもかまいません、とオレゴン大学の化学者であるカール・ブロゼックはライブサイエンスに語りました。 この場合、「有機」とは、主に炭素-水素結合でできており、酸素などを含む分子を指します。 原子、リンや窒素など。
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具体的には、燃焼は、化学結合が比較的弱い不安定なシステムからエネルギーを放出する化学反応です。 すべてがより安定したい、特に以下を含む有機分子 炭素、酸素、水素および他のいくつかの元素、ブロゼックは言った。 木や紙のように発火しやすい素材は、炭素、水素、酸素の結合からなる分子であるセルロースでできています。
そして、何かが燃えると、「システムをより低いエネルギー状態に移行しているので、多くのエネルギーを放出することになります」とBrozek氏は述べています。 「そして、そのエネルギーはどこかに行かなければなりません。」
木でできた物体が発火すると、木を構成するセルロースが二酸化炭素と水蒸気に変換されます。どちらも強力な結合を持つ非常に安定した分子です。 この化学反応によって放出されたエネルギーは、ガスの原子内の電子を励起し、ガスの原子は可視光を放出します。 その光は私たちには炎のように見えます、とBrozekは言いました。
燃える丸太とスープの鍋に戻る：丸太と金属鍋の違いは、火がかけられたときに材料がどれだけうまくエネルギーを分配できるかに関係している、とBrozekは言いました。その化学結合はです。 金属の強い化学結合は簡単には壊れません。 一方、木片はそれらの強い結合を欠いているため、炎からエネルギーを吸収する能力がありません。 木はエネルギーを吸収する代わりに、火をつけることによってエネルギーを放出します。 しかし、鍋の中の金属は「そのエネルギーを吸収して放散する巨大な能力を持っている」ので、鍋は触ると熱く感じます。
熱をよりよく吸収することで、木材が発火するのを防ぐこともできます。 水で満たされた紙コップに炎を当てても、コップは燃えないだろうとブロゼック氏は語った。 カップの中の水が熱を吸収するので、紙に火がつきません。 （ただし、これを自分で試すことはお勧めしません。）
ただし、一部の金属は燃焼します。 カリウムやチタンなどの「可燃性金属」は、 花火。 花火に含まれる金属は粉末状であるため、熱や酸素との反応がはるかに速くなるため、表面積が大きくなります。 これらの金属が酸素と反応するのに十分な熱にさらされると、放出されるエネルギーの量によって、金属はさまざまな色で燃焼します。
もともとはLiveScienceで公開されました。
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