Вогонь

Кажуть, що людина може нескінченно дивитися на вогонь, на воду, що тече, і на те, як хтось інший працює J) Що ж таке вогонь?- замислились хімікуси і вирішили не тільки дізнатися про це, а й добути вогонь різними хімічними способами.

Наш друг Вікіпедія дає таке визначення вогню: “Вого́нь — швидке горіння, що супроводжується значним виділенням тепла та світла, полум'ям і димом. У вузькому значенні вогонь — це полум'я, сукупність розпечених газів, що виділяються в результаті процесу горіння.”  Полум’я – явище, що обумовлене світінням розжареним газоподібним середовищем, містить заряджені частинки – йони, радикали, плазму – іонізований газ.

Всі ми знаємо з історії, що вперше людина навчилась добувати вогонь тертям.

А які ж існують хімічні способи добування вогню? Саме цьому питанню ми присвятили засідання  нашого гуртка.

Спосіб 1. “Чарівна паличка”

Скляну паличку ми занурили в кашку з калій перманганатом (KMnO₄) та сульфатної кислоти H₂SO₄. Потім торкнулись до ватки, змоченої спиртом (C₂H₅OH). Суміш на нашій чарівній паличці – сильний окисник, яка вступила в хімічну реакцію з легкозаймистою речовиною – спиртом. А ще дуже ефектно виглядє займання спирту в фарфоровій чашці, коли ми торкаємось нашою чарівною паличкою поверхні спирту.

Спосіб 2. “Сірники” . Сучасний, всім добре знайомий хімічний спосіб добування вогню.

На коробці сірників – червоний фосфор з подрібненим склом (для підсилення тертя). Голівка сірника містить бертолетову сіль (KСlO₃) та сірку. При терті фосфор взаємодіє з бертолетовою сіллю (калій хлоратом), спалахує сірка, і потім горить деревина:

6P + 5KСlO₃ = 3P₂O₅ + 5KCl

S + O₂ = SO₂

Фосфор (V) оксид ми спостерігаємо у вигляді білого диму, а сульфур (IV) оксид (сірчистий газ) надає процедурі сучасного добування вогню неприємного запаху.

Про інші способи ми дізнались, але їх не виконували (небезпечно без потужної тяги!):

Спосіб 3. До невеликої кількості концентрованої нітратної кислоти обережно долити таку ж кількість спирту C₂H₅OH. Відбувається запалювання спирту та виділення бурого нітроген (IV) оксиду. (Дуже небезпечно!)

Спосіб 4. Окиснення спирту хромовим ангідридом (CrO₃). Якщо у фарфорову чашку покласти декілька кристалів хром (VI)оксиду і обережно підлити 5 мл етилового спирту, спирт спалахне.

C₂H₅OH  + 4CrO₃ = 2CO₂ + 3H₂O + 2Cr₂O₃  

Спосіб 5. “Грецький вогонь”. Як відомо з історії, греки-візантійці володіли страшним грецьким вогнем, яким вони наганяли жах на ворогів. З довгих мідних труб, прилаштованих до носових частин суден, вони викидали в море вапно, змочене нафтою. Як тільки ця суміш торкалася води, море “займалося”. Загасити грецький вогонь було неможливо (на суші його загасити можна піском або міцною оцтовою кислотою).

Серед багатьох сучасних учених-хіміків до розгадки таємниці грецького вогню доклав зусиль український хімік А.М.Голуб. Вапно в давнину добували примітивним способом, обпалюючи шматки вапняку в багатті.  Вапняки ж часто містять домішки фосфориту. У вогні утворювалось негашене вапно – кальцій оксид, а фосфорит відновлювався розжареним вугіллям і чадним газом до фосфідів кальцію:

CaCO₃ = CaO + CO₂↑

Ca₃(PO₄)₂ + 8C = Ca₃P₂ + 8CO↑

Ca₃(PO₄)₂ + 7CO =Ca₂P₂ + CaO + 7CO₂↑

Коли вапно, що входило до складу грецького вогню, торкалося води, фосфіди кальцію вмить гідролізувалися з вивільненням фосфороводнів:

Сa₃P₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2PH₃ ↑ (фосфін)

Ca₂P₂ + 4H₂O = 2Ca(OH)₂ + P₂H₄↑  (дифосфін),

які від контакту з повітрям самозаймалися і підпалювали нафту, дьоготь, сірку та інші горючі компоненти грецького вогню. Це наукове пояснення підтверджується сучасною експериментальною хімією. (з книги Василега М.Д. Цікава хімія., К. 1989).
Спосіб 6. Пропускання суміші водню і кисню на платинову трубку, в результаті чого газ спалухує:2H₂ + O₂ = 2H₂O

Спосіб 7. При взаємодії лужних металів (K, Rb, Cs)  з водою виділяється водень, який спалахує:  2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

Подивіться цікавий дослід американських дослідників-популяризаторів науки:

Звичайно, це не всі хімічні способи добування вогню, з іншими ми познайомимось далі в процесі вивчення хімії.