بسم الله الرحمن الرحيم
تطلق معظم المعادن الكثير من الحرارة عندما تحترق ويصعب إخمادها. على سبيل المثال ، يتم استخدام الثرمايت في لحام قضبان القطار معًا. الوقود في الثرمايت هو معدن الألمنيوم. عندما يحترق الثرمايت ، تتحد ذرات الألومنيوم مع ذرات الأكسجين لتكوين أكسيد الألومنيوم ، مما يؤدي إلى إطلاق الكثير من الحرارة والضوء في هذه العملية. كمثال آخر ، تستخدم شرارات يدوية الألمنيوم أو المغنيسيوم أو الحديد كوقود. تبدو لهب الماسة مختلفة عن لهب حريق الخشب لأن المعدن يميل إلى الاحتراق بشكل أسرع وأسرع وأكثر اكتمالاً من الخشب. هذا ما يعطي شرارة مضيئة مميزة لهبها المتلألئ. في الواقع ، تحتوي معظم الألعاب النارية على وقود معدني. كمثال آخر ، لم تكن أنابيب الفلاش القديمة المستخدمة في التصوير أكثر من حرق أجزاء من المغنيسيوم في لمبة زجاجية. أيضًا ، استخدمت معززات الصواريخ الصلبة لمكوك الفضاء الألومنيوم كوقود. بعض المعادن ، مثل الصوديوم ، تحترق جيدًا لدرجة أننا لا نصنع منها الأشياء اليومية. يمكن لأي فتى كشاف قام بإشعال حريق باستخدام الصوف الصلب أن يشهد على حقيقة أن المعادن تحترق.
ومع ذلك ، قد تتساءل لماذا لا يؤدي تعليق عود ثقاب مضاء بورق الألمنيوم إلى حرقه. وبالمثل ، فإن وضع وعاء معدني على نار المطبخ لا يجعل المقلاة تشتعل فيها النيران. في مواقف الحياة اليومية ، لا يبدو أن الأشياء المعدنية تحترق كثيرًا. كيف يمكن أن يكون هذا ممكنًا إذا كانت المعادن تحترق بالفعل؟ هناك ثلاثة عوامل رئيسية معنية.
أولاً ، إذا كان لديك قطعة صلبة من المعدن ، فمن الصعب جعل ذرات الأكسجين قريبة بدرجة كافية من غالبية ذرات المعدن لتتفاعل. من أجل حرق المعدن ، يجب أن تقترب كل ذرة معدنية بدرجة كافية من ذرة الأكسجين لتلتصق بها. لقطع كبيرة من المعدن ؛ مثل الملاعق والأواني والكراسي ؛ معظم الذرات مدفونة بعمق شديد بحيث لا يمكن الوصول إلى جزيئات الأكسجين. علاوة على ذلك ، لا تتبخر المعادن بسهولة. عندما تحرق قطعة من الخشب أو شمعة من الشمع ، فإن جزيئات الوقود تتبخر بسهولة ، مما يعني أنه مع القليل من الحرارة ، فإنها تنطلق في الهواء حيث يكون لديها وصول أفضل إلى ذرات الأكسجين. في المقابل ، تميل المعادن الصلبة إلى ربط ذراتها ببعضها البعض بإحكام شديد ، مما يعني أنه من الصعب جدًا استخدام الحرارة لتبخير المعدن. أيضًا ، تحتوي المواد العضوية مثل الخشب أو القماش على الكثير من الأكسجين الخاص بها ، بينما لا تحتوي المعادن الخام. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل حرق ملعقة معدنية أصعب بكثير من حرق الملعقة الخشبية ، على الرغم من أنها تتكون من قطع كبيرة من المواد.
مع وضع هذه الحقيقة في الاعتبار ، كل ما يتعين علينا القيام به هو تفكيك ذرات المعدن يدويًا لجعلها تحترق بشكل أفضل. في الممارسة العملية ، هذا يعني طحن المعدن إلى مسحوق ناعم. عند استخدامها كوقود في المنتجات التجارية والعمليات الصناعية ، تأتي المعادن عادة في شكل مسحوق. على الرغم من أنه حتى إذا كنت قد قمت بطحن كتلة معدنية إلى مسحوق ، فإنها لن تحترق بكفاءة كما يمكن إذا كنت تستخدم الأكسجين في الهواء المحيط. المشكلة هي أن الهواء لا يحتوي في الواقع على هذا القدر من الأكسجين. الهواء هو النيتروجين في الغالب. أفضل طريقة هي خلط الأكسجين مباشرة في المسحوق. لن يعمل الأكسجين الخام جيدًا لأنه غاز في درجة حرارة الغرفة وسيطفو بعيدًا. بدلاً من ذلك ، يمكن خلط المركبات الصلبة التي تحتوي على ذرات أكسجين غير محكم الارتباط في مسحوق المعدن. بهذه الطريقة ، يمكن أن تجلس ذرات الأكسجين بثبات بجوار ذرات المعدن ، وتكون جاهزة للتفاعل. هذا النهج هو الطريقة الأكثر فاعلية لجعل المعادن تحترق جيدًا. على سبيل المثال ، الثرمايت عبارة عن مسحوق ألومنيوم (الوقود) ممزوج بأكسيد الحديد (مصدر الأكسجين).
السبب الثاني لعدم احتراق الأجسام المعدنية اليومية بشكل جيد هو أن المعادن تتمتع بدرجة حرارة اشتعال أعلى. نظرًا لأن الذرات الموجودة في معدن نموذجي مرتبطة ببعضها بإحكام ، فإن الأمر يتطلب المزيد من الطاقة لتفكيكها وتحريرها ، حتى لو كانت ذرات الأكسجين تجلس بجوارها مباشرةً. لا تسخن ألسنة اللهب ولهب الثقاب ونيران المخيمات ولهب موقد المطبخ بما يكفي لإشعال معظم المعادن ، حتى لو كان المعدن في شكل مسحوق مثالي. يجب استخدام التفاعلات الكيميائية التي تنتج درجات حرارة أعلى لإشعال معظم المعادن. على سبيل المثال ، يمكن استخدام احتراق شرائط المغنيسيوم لإشعال الثرمايت.
السبب الأخير الذي يجعل الأشياء المعدنية اليومية لا تحترق جيدًا هو أن المعادن تميل إلى أن تكون موصلات حرارية ممتازة. هذا يعني أنه إذا بدأت بقعة على جسم معدني في تكوين بعض الحرارة ، فإن الحرارة تتدفق بسرعة كبيرة عبر المعدن إلى أجزاء أكثر برودة من الجسم. هذا يجعل من الصعب تكوين حرارة كافية في مكان واحد للوصول إلى درجة حرارة الاشتعال. حتى إذا كان لديك شعلة شعلة تعمل بدرجة حرارة عالية بما يكفي ، فمن الصعب استخدام الشعلة لإشعال قطعة من المعدن لأن الحرارة تستمر في التدفق بعيدًا عبر المعدن.
باختصار ، نظرًا لأن معظم الذرات في جزء صلب من المعدن لا يمكنها الوصول إلى ذرات الأكسجين ، ولأن المعادن لها درجة حرارة اشتعال عالية ، ولأن المعادن موصلات حرارية جيدة ، فإنها لا تحترق جيدًا في المواقف اليومية. الطريقة المثلى للحصول على معدن يحترق هي طحنه إلى مسحوق ، وخلطه في مؤكسد ، واحتوائه حتى لا تتمكن الحرارة من الهروب ، ثم استخدام جهاز اشتعال بدرجة حرارة عالية.
