ทำไมไม้ถึงติดไฟได้ แต่โลหะไม่ติดไฟ?

ทั้งหมดอยู่ในพันธะเคมี

ทำไมกาต้มน้ำโลหะนี้จึงไม่ลุกเป็นไฟเหมือนไม้ที่อยู่ด้านล่าง? (เครดิตรูปภาพ: ArtistGNDphotography ผ่าน Getty Images)

ลองนึกภาพนั่งอยู่หน้ากองไฟ กลิ่นควันลอยล่องลอยไปในอากาศขณะที่หม้อซุปเคี่ยวอยู่เหนือเปลวไฟ ในขณะที่คุณจ้องไปที่ลิ้นสีส้มกะพริบ คุณอาจสงสัยว่า: ทำไมท่อนไม้ถึงติดไฟ แต่หม้อโลหะไม่ติดไฟ

สาเหตุที่บางสิ่งติดไฟและสิ่งอื่น ๆ ไม่ได้เกิดจากพันธะเคมีของพวกมันและพลังงานที่จะใช้ในการเปลี่ยนแปลงหรือทำลายพันธะเหล่านั้น 

แต่ก่อนอื่น นี่คือไพรเมอร์ที่จุดไฟนั่นเอง ไฟต้องการบางสิ่งที่มีอยู่: ออกซิเจน ความร้อน และเชื้อเพลิง

ออกซิเจนเป็นก๊าซที่อยู่ในอากาศ ความร้อนเกิดขึ้นได้ด้วยการเสียดสี เช่น เมื่อคุณตีไม้ขีด หรือสร้างด้วยวิธีอื่นได้ เช่น ฟ้าผ่า Carl Brozek นักเคมีจากมหาวิทยาลัยโอเรกอนกล่าวกับ WordsSideKick.com ในกรณีนี้ “อินทรีย์” หมายถึงโมเลกุลที่ทำขึ้นจากพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจนเป็นหลัก และบางครั้งรวมถึงออกซิเจนหรืออะตอม อื่นๆ เช่น ฟอสฟอรัสหรือไนโตรเจน 

ที่เกี่ยวข้อง: อะไรทำให้บางอย่างทนไฟได้?

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเผาไหม้เป็น ปฏิกิริยา เคมีที่ปล่อยพลังงานออกจากระบบที่ไม่เสถียรซึ่งมีพันธะเคมีที่ค่อนข้างอ่อน ทุกอย่างต้องการที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลอินทรีย์ที่มีคาร์บอนออกซิเจน ไฮโดรเจน และองค์ประกอบอื่นๆ อีกสองสามชนิด Brozek กล่าว วัสดุอย่างไม้และกระดาษซึ่งติดไฟได้ง่ายนั้นทำมาจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยพันธะระหว่างคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน 

และเมื่อมีบางอย่างไหม้ มันจะ “ปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก เพราะตอนนี้คุณกำลังย้ายระบบไปสู่สถานะพลังงานที่ต่ำลง” Brozek กล่าว “และพลังงานนั้นต้องไปที่ไหนสักแห่ง” 

เมื่อวัตถุที่ทำจากไม้ติดไฟ เซลลูโลสที่ประกอบเป็นไม้จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เสถียรมากและมีพันธะที่แข็งแรง พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีนี้กระตุ้นอิเล็กตรอนในอะตอมของก๊าซ ซึ่งจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้ แสงนั้นปรากฏแก่เราว่าเป็นเปลวไฟ Brozek กล่าว

กลับไปที่บันทึกการเผาไหม้กับซุปหม้อร้อน: ความแตกต่างระหว่างท่อนซุงกับหม้อโลหะนั้นขึ้นอยู่กับว่าวัสดุสามารถกระจายพลังงานที่เกี่ยวข้องได้ดีเพียงใดเมื่อใช้ไฟ Brozek กล่าวซึ่งขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่ง พันธะเคมีของมันคือ พันธะเคมีที่แข็งแกร่งในโลหะไม่สามารถหักได้ง่าย ท่อนไม้นั้นขาดการยึดเหนี่ยวที่แข็งแกร่ง ดังนั้นจึงไม่มีความสามารถในการดูดซับพลังงานจากเปลวไฟ แทนที่จะดูดซับพลังงาน ไม้จะปล่อยพลังงานโดยการจุดไฟ แต่โลหะในหม้อ “มีความจุมหาศาลในการดูดซับพลังงานนั้นและกระจายออกไป” ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้หม้อรู้สึกร้อนเมื่อสัมผัส

การดูดซับความร้อนที่ดีขึ้นสามารถหยุดไม้ไม่ให้ติดไฟได้ หากใช้เปลวไฟกับถ้วยกระดาษที่เติมน้ำ ถ้วยจะไม่ไหม้ Brozek กล่าว เนื่องจากน้ำในถ้วยสามารถดูดซับความร้อนได้ กระดาษจึงไม่ติดไฟ (แม้ว่าเราไม่แนะนำให้คุณลองทำเองก็ตาม)

อย่างไรก็ตามโลหะบางชนิดสามารถเผาไหม้ได้ “โลหะที่ติดไฟได้” เช่น โพแทสเซียมและไททาเนียม ถูกนำมาใช้ทำดอกไม้ไฟ โลหะในดอกไม้ไฟอยู่ในรูปผง ซึ่งให้พื้นที่ผิวมากขึ้นเพื่อให้ทำปฏิกิริยากับความร้อนและออกซิเจนได้เร็วขึ้นมาก Brozek กล่าว เมื่อโลหะเหล่านั้นได้รับความร้อนเพียงพอที่จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจะทำให้เกิดการเผาไหม้เป็นสีต่างๆ

หน้าแรก