Почему металл не горит

Обновлено: 18.05.2024

Фраза «горение металлов» у многих вызывает недоумение. Люди далекие от вопросов пожарной безопасности уверены, что металлы не горят. Однако это не совсем так. Некоторые металлы способны не просто гореть, но даже самовоспламеняться.

Основные опасности, которые несут в себе разные металлы:

Алюминий – легкий электропроводный металл с довольно низкой температурой плавления (660°С), в связи с чем при пожаре может произойти разрушение алюминиевых конструкций. Но самым опасным является алюминиевый порошок, который несет в себе угрозу взрыва и может гореть.
Кадмий и многие другие металлы под воздействием высоких температур выделяют токсичные пары. Поэтому тушение горящих металлов следует производить в защитных масках.
Щелочные металлы (натрий, калий, литий) вступают в реакцию с водой, образуя при этом водород и количество теплоты, необходимой для его воспламенения.
Чугун в виде порошка при воздействии высоких температур или огня может взорваться. Искры от чугуна могут спровоцировать возгорание горючих материалов, находящихся вблизи.
Сталь, которая не считается горючим металлом, также может загореться, если она находится в порошкообразном состоянии или в виде опилок.
Титан – прочный металл, основной элемент стальных сплавов. Плавится он при высоких температурах (2000°С) и в больших конструкциях или изделиях не горит. Но маленькие детали из титана вполне могут воспламениться.
Магний – один из главных элементов в легких сплавах, придающий им пластичность и прочность. Гореть могут хлопья и порошок магния. Твердый магний также может воспламениться, но только если его нагреть до температуры выше 650°С.

Как видно, гореть способны в основном измельченные металлы в виде порошка, стружки, опилок. Помимо указанных опасностей, металлы могут также стать причиной травм, ожогов и увечий людей.

Тушение пожаров класса D

Горение класса D происходит на поверхности металла при очень высокой температуре и сильным искрообразованием.

Вода как огнетушащее вещество совершенно не подходит для металлических изделий и порошков, так как многие из них вступают в реакцию с ней, вследствие чего пожар может только усилиться. Также попадание воды на горящий металл может способствовать разбрызгиванию его на людей и окружающие предметы.

Песком также нельзя тушить горящие металлы. Его применение может привести к взаимодействию этих двух материалов и усилить горение.

Для тушения металлов чаще всего используют специальные сухие порошки. Причем для каждого метала необходимо подбирать свой состав.

Горение магния и сплавов на его основе подавляется посредством сухих молотых флюсов, применяемых при их плавке. Флюсы способствуют отделению очага возгорания от воздуха с помощью образующейся жидкой пленки.

Натрий, калий и их сплав тушатся огнетушителями или установками с огнетушащими порошками ПС-1 и ПС-2. Нередко для борьбы с возгоранием этих щелочных металлом используют поваренную соль, аргон и азот.

Горящий натрий можно потушить порошкообразным графитом.

Металлический литий в случае его воспламенения потушить очень непросто. Все самые распространенные огнетушащие вещества для этого не подходят (вода, углекислота, пена и т. д.).

Для устранения возгорания металлического лития были разработаны специальные порошковые смеси ПС-11, ПС-12 и ПС-13. В их основе – различные флюсы и графит с примесями.

Возгорание лития также можно подавить путем вытеснения воздуха из очага горения при помощи аргона.

Почему дерево горит, а металл нет?

Представьте, что вы сидите перед костром. Дымный запах витает в воздухе, когда над открытым огнём кипит кастрюля с супом. И в этот момент вы можете задаться вопросом. Почему же дерево — горит, а металлический котелок — нет? Ответ на вопрос, почему одни вещи горят, а другие — нет, узнал портал LiveScience.

Но для начала давайте узнаем, что же такое в принципе, этот самый огонь. Для его существования нужно несколько вещей: кислород, тепло и топливо.

Кислород — это газ, который содержится в воздухе.

Тепло может создаваться трением, например, когда вы чиркаете спичкой, или оно может создаваться, к примеру, ударом молнии.

Топливо — это что то, что горит. Это может быть что угодно, состоящее из органического материала, сказал Карл Брозек, химик из Университета штата Орегон, в интервью Live Science. В данном случае под «органическим» понимается что то, что содержит молекулы, состоящие в основном из углерод-водородных связей и иногда включают кислород или другие атомы, такие как фосфор или азот.

В частности, горение — это химическая реакция, которая высвобождает энергию из нестабильной системы с относительно слабыми химическими связями. «Всё хочет быть более стабильным, особенно органические молекулы, которые содержат углерод, кислород, водород и несколько других элементов», — сказал Брозек. Такие материалы, как дерево и бумага, которые легко загораются, сделаны из целлюлозы — молекулы, состоящей из связей между углеродом, водородом и кислородом.

И когда что-то горит, это заканчивается тем, что «высвобождается много энергии, потому что теперь вы переводите систему в более низкое энергетическое состояние», — сказал Брозек. «И эта энергия должна куда-то уходить».

Когда предмет, сделанный из дерева, загорается, целлюлоза, из которой состоит древесина, превращается в углекислый газ и водяной пар — обе очень стабильные молекулы с прочными связями. Энергия, выделяющаяся в результате этой химической реакции, возбуждает электроны в атомах газа, которые, в свою очередь, излучают видимый свет. Этот свет кажется нам пламенем, сказал Брозек.

Так почему же металл не горит?

Вернемся к горящему бревну и горячей кастрюле с супом. Разница между бревном и металлом в том, насколько хорошо материал может распределять энергию, когда к нему прикладывается огонь, сказал Брозек. Другими словами, всё сводится к тому, насколько прочны его химические связи.

Прочные химические связи в металле трудно разорвать. Между тем дереву не хватает этих прочных связей, поэтому оно не способно поглощать энергию пламени. Вместо того, чтобы поглощать энергию, древесина, загораясь, наоборот, начинает её высвобождать. Металл в кастрюле «обладает огромной способностью поглощать эту энергию и рассеивать её», поэтому кастрюля будет горячей на ощупь.

Лучшее поглощение тепла также может предотвратить возгорание в том числе и древесины. По словам Брозека, если к бумажному стаканчику, наполненному водой, поднесли пламя, он не загорится. Дело в том, что вода в чашке будет поглощать тепло. (Хотя мы не рекомендуем вам проводить подобные опыты самостоятельно.)

Однако некоторые металлы действительно горят. Такие «горючие металлы», к примеру, калий и титан, используются для изготовления фейерверков. По словам Брозека, металлы в фейерверках находятся в порошкообразной форме, что обеспечивает большую площадь поверхности для гораздо более быстрой реакции с теплом и кислородом. Когда эти металлы подвергаются воздействию достаточного количества тепла для реакции с кислородом, количество выделяемой энергии заставляет их гореть разными цветами.

Так же рекомендуем

Почему вода тушит огонь. Часто ли вы задумывались, а почему вода тушит огонь? Она мокрая? но ведь бензин тоже мокрый)) Оказывается, зная физику, можно быстро и просто ответить на этот вопрос. Почему? Узнаем из данной публикации.

Шотландский праздник Апхеллио. А мире не мало необычных праздников. Одним из таких праздников является праздник Апхелио, который ежегодно проводится в городе Леруик на Шотландских островах. Его празднуют в последний вторник января.

Как горит пламя в невесомости. В условиях невесомости многие физические процессы протекают совершенно иначе, чем на Земле – в том числе горение. И как в этом случае будет выглядеть пламя?

Понравилась публикация? Поделись ей с друзьями!

Понравился сайт? Подпишьсь на нас в соцсетях!

Комментарий успешно отправлен. Он будет опубликован после проверки модератором.

Пожар класса «D» - горение металлов

Горение наоборот: научный опыт с огнем и железом

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

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}

Учредитель сетевого издания: Общество с ограниченной ответственностью «Шкулёв Медиа Холдинг»

Главный редактор: Меньщикова Т. С.

Любое воспроизведение материалов сайта без разрешения редакции воспрещается.

Контактные данные редакции для государственных органов (в том числе для Роскомнадзора):

Читайте также: