金属能燃烧吗?为什么生活中见不到金属着火?
发布时间:2024.03.26
作者:别墅洋房
生活经验告诉我们,金属是不燃烧的,即使放在火上也不会着火,否则就没办法做饭!金属实际上会燃烧。而且大多数金属在燃烧时都会放出大量的热量,很难被熄灭。
例如,铝热剂用于将铁轨焊接在一起。铝热剂中的燃料是铝金属。铝热剂燃烧时,铝原子与氧原子结合形成氧化铝,氧化铝在燃烧过程中释放出大量的光和热。
另一个例子是使用铝、镁或铁作为燃料的小型手持烟花棒。烟火棒的火焰看起来与木柴不同,因为金属比木柴燃烧得更热、更快、更彻底。事实上,大多数烟花都含有金属燃料。再举个例子,早期摄影中使用的旧闪光灯,无非是在玻璃球中燃烧少量镁,发出啪的一声,冒出一股烟雾。此外,航天飞机的固体火箭助推器使用铝作为燃料。有些金属,比如钠,很容易燃烧,所以咱们不可以用钠来制造日用品。为什么日常生活中的金属不会着火?
但你可能会想,为什么点燃的火柴粘在铝箔纸上不会燃烧?同样,将金属锅放在厨房的火焰上不会使锅着火。在日常生活中,金属物品似乎不会燃烧。那么日常生活中的金属真的可以燃烧吗?涉及三个主要因素。
首先,一块固体金属,其中金属原子与氧原子的距离不够近而无法发生反应。为了使金属燃烧,每个金属原子必须与氧原子足够接近以与其结合并发生化学反应。在大块金属中,如勺子、罐子和铁块,大部分金属原子被埋得如此之深,以至于它们根本没办法到达氧分子。
此外,金属不易气化。如果你燃烧一块木头或一根蜡烛,燃料颗粒会迅速蒸发,这在某种程度上预示着只需一点点热量,原子就会蒸发到空气中,从而更好地接触氧原子。相比之下,固体金属的原子紧密堆积在一起,这在某种程度上预示着利用热量来蒸发金属要困难得多。
还有,木头、布料等有机材料的分子中含有大量的氧原子,而金属材料则没有。这就是怎么回事金属勺子比木勺子更难燃烧的原因之一,尽管它们都是由更大块的材料制造成的。
考虑到以上事实,如果想让金属燃烧,就需要人工分解金属原子,让它们更好的充分暴露在氧气中。事实上,这种金属是人工研磨成细粉的。当用作商业产品和工业过程中的燃料时,金属通常呈粉末状。即使我们将大块金属粉碎,它也不会很好地燃烧,而且我们很难在空气中点燃一堆金属粉末。问题是空气主要是氮气,氧气很少。
最好的方法是将氧原子直接混合到金属粉末中。例如,可以将含有松散结合氧原子的固体化合物混合到金属粉末中。通过这一种方式,氧原子稳定地位于金属原子旁边,准备好进行反应。这种方法是使金属充分燃烧的最有效方法。例如,铝热剂是铝粉(燃料)和氧化铁(氧源)的混合物。
第二个原因,日常金属物品不容易着火是因为金属通常具有较高的着火温度。由于典型金属中的原子紧密结合在一起,因此将金属原子分开并释放它们需要更加多的能量,即使氧原子就在它们旁边。蜡烛火焰、火柴火焰、营火和厨房炉灶的火焰都不足以点燃大多数金属,即使是理想的粉末形式也是如此。一定要使用更强的化学反应,产生更高的温度来点燃大多数金属粉末。例如,镁条的燃烧可用于点燃铝热剂。
日常金属物品不易燃烧的最后一个原因是金属往往是非常好的热导体。这在某种程度上预示着如果金属物体上的一个点开始积聚热量,热量将迅速通过金属流向较冷的部分。这使得金属很难在一个地方积聚足够的热量以达到引燃温度。
因为固体金属中的大部分原子都接触不到氧原子,因为金属的着火温度很高,而金属又是热的良导体,所以在日常环境中是不能燃烧的。使金属燃烧的理想方法是先将其磨成粉末,加入氧化剂,均匀搅拌,将其包裹起来,使热量无法散失,然后用高温点火装置点燃金属。