В опытных руках чистый металл легко запылает ярким оранжевым — и очень горячим! — пламенем.
На влажном воздухе железо медленно окисляется и зарастает печальной ржавчиной. Однако оно способно и к яркому, быстрому окислению в пламени огня.
Конечно, поджечь стальную гайку не получится, но если площадь поверхности металла окажется достаточно велика, то он сможет легче взаимодействовать с кислородом и загораться, а жар (температура при этом поднимется выше 800 °C) будет стимулировать дальнейшее горение. Такое пирофорное железо можно найти в форме тонкого порошка или — в хозяйственном магазине — в виде металлической губки для оттирания особо грязной посуды.
Нам понадобится
Сухая металлическая губка для мытья посуды, сделанная из тонких нитей железа или стали
Зажигалка или спички, а также достаточно мощная батарейка — желательно на 9 вольт
Огнеупорная большая миска, кухонные весы и алюминиевая фольга, чтобы накрыть их во время рискованных экспериментов
Что происходит
1. Электрический жар
Металлические нити в губке плотно скручены, и доступ кислорода внутрь затруднен. Чтобы она легче загоралась, отделите кусочек и распушите его. Положите в миску и подожгите зажигалкой или приложите клеммы батарейки.
По нитям побежит ток, и благодаря электрическому сопротивлению железа они сильно раскалятся. Этого нагревания достаточно, чтобы запустить горение. Дальше оно сможет поддерживаться собственным теплом.
2. Тяжесть кислорода
Рекомендуем повторить опыт на кухонных весах, застеленных фольгой, или просто взвесить губку до и после сжигания. Вопреки ожиданиям, ее масса станет заметно больше.
Впрочем, с точки зрения химии это совершенно закономерно. Ведь горение представляет собой реакцию окисления, при которой железо взаимодействует с кислородом воздуха и превращается в оксид Fe2O3. Каждые два атома железа соединяются с тремя атомами кислорода, и те обеспечивают увеличение массы примерно в 1,4 раза.
3. Игры с огнем
Эксперименты с открытым пламенем всегда сопряжены с определенным риском. Помните о безопасности, зажигайте губку, положив ее на негорючую поверхность. Уберите подальше легковоспламеняющиеся предметы. Наденьте защитные очки.
Не прикасайтесь к губке, пока она не остынет. Наполните большую кружку водой и поставьте поблизости на всякий пожарный случай. Детям необходимо проводить опыт только вместе со взрослыми!
Горение наоборот
Из-за окисления кислородом основные залежи железных руд накапливаются именно в виде оксида Fe2O3. Из него и получают нужный в хозяйстве металл, причем этот производственный процесс противоположен сгоранию во время проведенного нами кухонного эксперимента.
Загруженный в доменную печь уголь горит, раскаляется и окисляется, отнимая кислород у молекул Fe2O3. Образующийся в результате углекислый газ улетучивается, оставляя восстановленное железо с примесью углерода — чугун.
Фото: SPL (X3) / LEGION-MEDIA, ISTOCK (X4)
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 5, май 2020
