Правда ли, что спичка превратится в уголь, если нагреть ее в вакууме до 1000 градусов?
Спичка легко горит на воздухе, но что если этот воздух выкачать и попытаться сильно нагреть ее? Превратится ли она в уголь и будет ли при этом дымить?
Спичку нельзя представлять как какое-то монолитное тело. Она состоит из деревянной «ножки» и головки, которая состоит по большей части из бертолетовой соли (KClO3), оксидов свинца и кремния, а также серы. Разберемся сначала с деревянной частью, так как происходящие в ней процессы довольно хорошо изучены.
В химии такой процесс нагревания вещества до высоких температур без доступа воздуха называется пиролизом. С помощью него в промышленности получают, например, ацетилен — газ, на котором работают горелки и который используется для множества синтетических процессов. Обычно температуры, при которых начинается пиролиз, как раз превышают 1000°C.
Органические материалы, к которым также относится и древесина, состоят преимущественно из углерода, водорода и нескольких других элементов, среди которых кислород и азот. При нагревании до температур выше 1000°C связи между атомами углерода и других элементов ослабевают и в конечном итоге рвутся. В результате материал начинают покидать все элементы, кроме углерода. Поэтому после пиролиза древесины в сухом остатке мы получим уголь довольно высокой чистоты.
С головкой спички все непросто. Единственный более-менее понятный процесс — окисление серы до SO2 под действием бертолетовой соли. Несмотря на то, что в вакууме по определению не может быть кислорода, который является окислителем и запускает процесс горения, его роль может выполнить KClO3. Конечно, пламени мы не увидим, но исходящие от головки потоки сернистого газа — вполне.
В результате такого нагрева вся спичка сильно уменьшится в размерах, так как потеряет всю воду из растительных тканей, а также атомы кислорода, водорода и азота из соединений внутри древесины. Также спичка станет полностью черной и, скорее всего, развалится на кусочки при попытке извлечь ее из печи.