Imaginează-ți că stai în fața unui foc în natură. Un miros de fum plutește în aer în timp ce o oală cu mâncare fierbe la foc deschis. În timp ce privești limbile portocalii care pâlpâie, te-ai putea întreba: De ce buștenii ard, dar nu și oala de metal?
Motivul pentru care unele lucruri iau foc, iar altele nu se reduce la legăturile lor chimice și la energia necesară pentru a schimba sau a rupe aceste legături.
Dar, mai întâi, iată o introducere cu privire la foc. Ca să se producă, acesta are nevoie de câteva lucruri: oxigen, căldură și combustibil.
Oxigenul este un gaz care se află în aer. Căldura poate fi creată prin frecare, cum ar fi atunci când aprinzi un chibrit, sau poate fi creată în alte moduri, cum ar fi un trăsnet.
Combustibilul este lucrul care arde: în general, acesta poate fi orice lucru alcătuit din material organic.
În acest caz, „organic” se referă la moleculele care sunt alcătuite în principal din legături carbon-hidrogen și care uneori includ oxigen sau alți atomi, cum ar fi fosforul sau azotul.
Arderea este o reacție chimică ce eliberează energie dintr-un sistem instabil cu legături chimice relativ slabe. Materiale precum lemnul și hârtia, care iau foc cu ușurință, sunt fabricate din celuloză – o moleculă compusă din legături între carbon, hidrogen și oxigen.
Și atunci când ceva arde, sfârșește prin a elibera multă energie, iar acea energie trebuie să ajungă undeva.
Când un obiect din lemn ia foc, celuloza din care este alcătuit lemnul este transformată în dioxid de carbon și vapori de apă, ambele molecule foarte stabile, cu legături puternice.
Energia eliberată de această reacție chimică excită electronii din atomii de gaz, care, la rândul lor, emit lumină vizibilă. Această lumină ne apare ca o flacără.
Să revenim la bușteanul care arde versus oala fierbinte de supă: diferența dintre un buștean și o oală de metal are de-a face cu cât de bine poate materialul să distribuie energia atunci când se află sub acțiunea focului, ceea ce se reduce la cât de puternice sunt legăturile sale chimice.
Legăturile chimice puternice din metal nu pot fi rupte cu ușurință. O bucată de lemn, în schimb, nu are aceste legături puternice, așa că nu are capacitatea de a absorbi energia de la flacără.
În loc să absoarbă energia, lemnul o eliberează prin incendiere. Dar metalul din oală are o capacitate uriașă de a absorbi acea energie și de a o disipa, motiv pentru care oala se va simți fierbinte la atingere.
O mai bună absorbție a căldurii poate, de asemenea, să împiedice lemnul să ia foc. Dacă o flacără ar fi aplicată pe un pahar de hârtie umplut cu apă, paharul nu ar arde.
Deoarece apa din pahar poate absorbi căldura, hârtia nu va lua foc. Câteva metale, totuși, ard. Astfel de „metale combustibile”, printre care se află și titanul, sunt folosite pentru a face artificii.
Metalele din artificii sunt sub formă de pulbere, ceea ce oferă o suprafață mai mare de reacție rapidă cu căldura și oxigenul.
Atunci când aceste metale sunt expuse la suficientă căldură pentru a reacționa cu oxigenul, cantitatea de energie eliberată le face să ardă în culori diferite.
