.
.
© ArtistGNDphotography
via Getty Images
.
.
ลองนึกภาพตอนนั่งอยู่หน้ากองไฟ
กลิ่นควันลอยละล่องไปในอากาศ
ขณะที่หม้อซุปเคี่ยวอยู่เหนือเปลวไฟ
ในขณะที่จ้องมองไปที่หม้อต้มซุป
มีไฟสีส้มกะพริบ สร้างความสงสัยว่า
ทำไมท่อนไม้ถึงติดไฟ
แต่หม้อโลหะไม่ติดไฟ
สาเหตุที่บางสิ่งติดไฟและสิ่งอื่น ๆ ไม่ติดไฟ
ไม่ได้เกิดจากพันธะเคมีของพวกมัน
และพลังงานที่จะใช้ในการเปลี่ยนแปลง
หรือทำลายพันธะเหล่านั้น(ทำให้ติดไฟได้)
แต่ก่อนอื่น นี่คือ สารตั้งต้นที่จุดไฟนั่นเอง
ไฟต้องการบางสิ่งที่มีอยู่แล้ว คือ
ออกซิเจน ความร้อน และเชื้อเพลิง
ออกซิเจนเป็นก๊าซที่อยู่ในอากาศ
ความร้อนเกิดขึ้นได้ด้วยการเสียดสี
เช่น เมื่อตีไม้ขีด/สร้างด้วยวิธีอื่นได้ เช่น ฟ้าผ่า
เชื้อเพลิงคือ สิ่งที่เผาไหม้
โดยทั่วไปแล้วสิ่งนี้เป็นอะไรก็ได้
ที่ทำจากวัสดุอินทรีย์
Carl Brozek นักเคมี
จาก University of Oregon
ให้สัมภาษณ์กับ Livescience
" ในกรณีนี้ อินทรีย์ หมายถึงโมเลกุล
ที่ทำขึ้นจากพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจนเป็นหลัก
และบางครั้งรวมถึงออกซิเจน
หรืออะตอมอื่น ๆ เช่น ฟอสฟอรัสหรือไนโตรเจน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาเคมี
ที่ปล่อยพลังงานออกจากระบบที่ไม่เสถียร
ซึ่งมีพันธะเคมีที่ค่อนข้างอ่อนแอ/เปราะบาง
ทุกอย่างต้องการที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลอินทรีย์
ที่มีคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน
และองค์ประกอบอื่นๆ อีกสองสามชนิด
วัสดุอย่างไม้และกระดาษ
ซึ่งติดไฟได้ง่ายมากนั้น
ทำมาจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นโมเลกุล
ที่ประกอบด้วยพันธะระหว่าง
คาร์บอน-ไฮโดรเจน และออกซิเจน
และเมื่อมีบางอย่างเผาไหม้
มันจะ
ปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก
เพราะตอนนี้กำลังย้ายจากระบบเดิม
ไปสู่สถานะพลังงานที่ต่ำลง
และ
พลังงานนั้นจะต้องไปที่ใดที่หนึ่ง
เมื่อวัตถุที่ทำจากไม้ติดไฟ
เซลลูโลสที่ประกอบเป็นไม้
จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ
ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เสถียรมากขึ้น
และมีพันธะที่แข็งแกร่งขึ้น
พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีนี้
กระตุ้นอิเล็กตรอนในอะตอมของก๊าซ
ซึ่งจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้
แสงนั้นปรากฏให้เราเห็นว่าเป็น เปลวไฟ
ย้อนกลับไปที่การดูการเผาไหม้กับหม้อซุปร้อน
ความแตกต่างระหว่างท่อนซุงกับหม้อโลหะนั้น
ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุสามารถกระจายพลังงาน
ที่เกี่ยวข้องได้ดีเพียงใด เมื่อมีการใช้ไฟ
สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่ง
พันธะเคมีของพวกมันคือ
พันธะเคมีที่แข็งแกร่งในโลหะ
ทำให้ไม่สามารถแตกหักได้ง่าย
ท่อนไม้นั้นขาดการยึดเหนี่ยวที่แข็งแกร่ง
ดังนั้นจึงไม่มีความสามารถ
ในการดูดซับพลังงานจากเปลวไฟ
แทนที่ไม้จะดูดซับพลังงาน
ไม้กลับปล่อยพลังงานไปพร้อมกับไฟ
แต่โลหะของหม้อต้มซุป
มีความจุมหาศาลในการดูดซับพลังงานนั้น
และกระจายพลังงานออกไป
ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้หม้อต้มซุป
เมื่อคนเราสัมผัสรู้สึกว่าร้อน
การดูดซับความร้อนที่ดีกว่า/ดีขึ้น
สามารถหยุดไม้ ไม่ให้ติดไฟได้
หากใช้เปลวไฟกับถ้วยกระดาษที่เติมน้ำ
ถ้วยจะไม่ไหม้ เพราะน้ำในถ้วย
สามารถดูดซับความร้อนได้
กระดาษจึงไม่ติดไฟ
(แต่ไม่แนะนำให้ทดลองทำ)
อย่างไรก็ตามโลหะบางชนิดสามารถเผาไหม้ได้
โลหะที่ติดไฟได้ เช่น โพแทสเซียมและไททาเนียม
ดังนั้นสารเคมีทั้งสองอย่างนี้จึงใช้ทำดอกไม้ไฟ
โลหะในดอกไม้ไฟอยู่ในรูปผง
ซึ่งให้มีพื้นที่ผิวมากขึ้น
เพื่อให้ทำปฏิกิริยากับความร้อน
และออกซิเจนได้เร็วขึ้นมาก
เมื่อโลหะเหล่านั้นสัมผัสกับความร้อนเพียงพอ
ที่จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน
ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา
จะทำให้เกิดการเผาไหม้เป็นสีต่าง ๆ
.
เรียบเรียง/ที่มา
https://bit.ly/3PkKNaB
.
.
.
.
How Do Fireworks Get Their Colors?
.
ทำไมไม้จึงติดไฟ แต่โลหะไม่ติดไฟ
.
© ArtistGNDphotography
via Getty Images
.
ลองนึกภาพตอนนั่งอยู่หน้ากองไฟ
กลิ่นควันลอยละล่องไปในอากาศ
ขณะที่หม้อซุปเคี่ยวอยู่เหนือเปลวไฟ
ในขณะที่จ้องมองไปที่หม้อต้มซุป
มีไฟสีส้มกะพริบ สร้างความสงสัยว่า
ทำไมท่อนไม้ถึงติดไฟ
แต่หม้อโลหะไม่ติดไฟ
สาเหตุที่บางสิ่งติดไฟและสิ่งอื่น ๆ ไม่ติดไฟ
ไม่ได้เกิดจากพันธะเคมีของพวกมัน
และพลังงานที่จะใช้ในการเปลี่ยนแปลง
หรือทำลายพันธะเหล่านั้น(ทำให้ติดไฟได้)
แต่ก่อนอื่น นี่คือ สารตั้งต้นที่จุดไฟนั่นเอง
ไฟต้องการบางสิ่งที่มีอยู่แล้ว คือ
ออกซิเจน ความร้อน และเชื้อเพลิง
ออกซิเจนเป็นก๊าซที่อยู่ในอากาศ
ความร้อนเกิดขึ้นได้ด้วยการเสียดสี
เช่น เมื่อตีไม้ขีด/สร้างด้วยวิธีอื่นได้ เช่น ฟ้าผ่า
เชื้อเพลิงคือ สิ่งที่เผาไหม้
โดยทั่วไปแล้วสิ่งนี้เป็นอะไรก็ได้
ที่ทำจากวัสดุอินทรีย์
Carl Brozek นักเคมี
จาก University of Oregon
ให้สัมภาษณ์กับ Livescience
" ในกรณีนี้ อินทรีย์ หมายถึงโมเลกุล
ที่ทำขึ้นจากพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจนเป็นหลัก
และบางครั้งรวมถึงออกซิเจน
หรืออะตอมอื่น ๆ เช่น ฟอสฟอรัสหรือไนโตรเจน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
การเผาไหม้เป็นปฏิกิริยาเคมี
ที่ปล่อยพลังงานออกจากระบบที่ไม่เสถียร
ซึ่งมีพันธะเคมีที่ค่อนข้างอ่อนแอ/เปราะบาง
ทุกอย่างต้องการที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมเลกุลอินทรีย์
ที่มีคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน
และองค์ประกอบอื่นๆ อีกสองสามชนิด
วัสดุอย่างไม้และกระดาษ
ซึ่งติดไฟได้ง่ายมากนั้น
ทำมาจากเซลลูโลส ซึ่งเป็นโมเลกุล
ที่ประกอบด้วยพันธะระหว่าง
คาร์บอน-ไฮโดรเจน และออกซิเจน
และเมื่อมีบางอย่างเผาไหม้
มันจะ ปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก
เพราะตอนนี้กำลังย้ายจากระบบเดิม
ไปสู่สถานะพลังงานที่ต่ำลง
และพลังงานนั้นจะต้องไปที่ใดที่หนึ่ง
เมื่อวัตถุที่ทำจากไม้ติดไฟ
เซลลูโลสที่ประกอบเป็นไม้
จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ
ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เสถียรมากขึ้น
และมีพันธะที่แข็งแกร่งขึ้น
พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีนี้
กระตุ้นอิเล็กตรอนในอะตอมของก๊าซ
ซึ่งจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้
แสงนั้นปรากฏให้เราเห็นว่าเป็น เปลวไฟ
ย้อนกลับไปที่การดูการเผาไหม้กับหม้อซุปร้อน
ความแตกต่างระหว่างท่อนซุงกับหม้อโลหะนั้น
ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุสามารถกระจายพลังงาน
ที่เกี่ยวข้องได้ดีเพียงใด เมื่อมีการใช้ไฟ
สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่ง
พันธะเคมีของพวกมันคือ
พันธะเคมีที่แข็งแกร่งในโลหะ
ทำให้ไม่สามารถแตกหักได้ง่าย
ท่อนไม้นั้นขาดการยึดเหนี่ยวที่แข็งแกร่ง
ดังนั้นจึงไม่มีความสามารถ
ในการดูดซับพลังงานจากเปลวไฟ
แทนที่ไม้จะดูดซับพลังงาน
ไม้กลับปล่อยพลังงานไปพร้อมกับไฟ
แต่โลหะของหม้อต้มซุป
มีความจุมหาศาลในการดูดซับพลังงานนั้น
และกระจายพลังงานออกไป
ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้หม้อต้มซุป
เมื่อคนเราสัมผัสรู้สึกว่าร้อน
การดูดซับความร้อนที่ดีกว่า/ดีขึ้น
สามารถหยุดไม้ ไม่ให้ติดไฟได้
หากใช้เปลวไฟกับถ้วยกระดาษที่เติมน้ำ
ถ้วยจะไม่ไหม้ เพราะน้ำในถ้วย
สามารถดูดซับความร้อนได้
กระดาษจึงไม่ติดไฟ
(แต่ไม่แนะนำให้ทดลองทำ)
อย่างไรก็ตามโลหะบางชนิดสามารถเผาไหม้ได้
โลหะที่ติดไฟได้ เช่น โพแทสเซียมและไททาเนียม
ดังนั้นสารเคมีทั้งสองอย่างนี้จึงใช้ทำดอกไม้ไฟ
โลหะในดอกไม้ไฟอยู่ในรูปผง
ซึ่งให้มีพื้นที่ผิวมากขึ้น
เพื่อให้ทำปฏิกิริยากับความร้อน
และออกซิเจนได้เร็วขึ้นมาก
เมื่อโลหะเหล่านั้นสัมผัสกับความร้อนเพียงพอ
ที่จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน
ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา
จะทำให้เกิดการเผาไหม้เป็นสีต่าง ๆ
.
เรียบเรียง/ที่มา
https://bit.ly/3PkKNaB
.
.
.
.
How Do Fireworks Get Their Colors?
.