Hãy tưởng tượng bạn đang ngồi trước một đống lửa trại với đám khói bốc lên trong không khí cùng một nồi súp đang sôi sùng sục bên trên nó. Trong lúc chăm chú nhìn vào đốm sáng màu cam lập lòe, có bạn sẽ tự hỏi: Tại sao những que củi lại cháy, còn nồi kim loại thì không?
Nói chung, khả năng bắt lửa của một vật phụ thuộc các liên kết hóa học của các phân tử bên trong và lượng năng lượng cần thiết để thay đổi hoặc phá vỡ các liên kết đó.
Như chúng ta đã biết, lửa cần một số điều kiện để tồn tại: oxy, nhiệt và nhiên liệu.
Theo Carl Brozek, nhà hóa học tại Đại học Oregon, oxy là một chất khí có sẵn trong không khí. Nhiệt có thể được tạo ra do ma sát, như khi bạn đánh một que diêm hoặc nó có thể được tạo ra theo những cách khác, chẳng hạn như tạo ra một tia lửa điện. Nhiên liệu dễ cháy nói chung thường là bất cứ thứ gì được tạo thành từ vật liệu hữu cơ. Từ "hữu cơ" dùng để chỉ các phân tử được tạo ra từ các liên kết chủ yếu là cacbon-hydro và đôi khi bao gồm oxy hoặc các nguyên tử khác, chẳng hạn như photpho hoặc nitơ.
Đốt cháy thực ra là một phản ứng hóa học giúp một hệ thống không ổn định với các liên kết hóa học tương đối yếu giải phóng năng lượng. Theo Brozek, mọi vật đều có xu hướng chuyển về trạng thái năng lượng thấp và ổn định hơn, đặc biệt là các phân tử hữu cơ. Do đó, các vật liệu như gỗ và giấy được làm từ cellulose - một phân tử bao gồm các liên kết yếu giữa carbon, hydro và oxy - dễ bắt lửa.
Và khi một vật nào đó cháy, nó sẽ "giải phóng rất nhiều năng lượng bởi vì lúc đó hệ thống không ổn định có năng lượng cao chuyển xuống trạng thái ổn định có năng lượng thấp hơn.
Khi gỗ cháy, xenlulozo trong nó được chuyển hóa thành khí cacbonic và hơi nước - cả hai đều là những phân tử rất ổn định với các liên kết bền vững. Năng lượng được giải phóng trong phản ứng hóa học này khiến electron trong các phân tử không khí xung quanh chuyển lên trạng thái kích thích và phát ra ánh sáng. Đây chính là lý do vì sao chúng ta nhìn thấy các đốm lửa màu vàng xung quanh que củi cháy.
Quay lại vấn đề khúc gỗ so với nồi: Hai vật này còn khác biệt ở khả năng truyền nhiệt hay hấp thụ nhiệt lượng nhận được từ ngọn lửa. Kim loại dễ dàng hấp thụ nhiệt lượng nhận được do các phân tử trong vật liệu này liên kết chặt chẽ. Trong khi đó, gỗ không có những liên kết chặt chẽ đó, vì vậy nó không có khả hấp thụ nhiệt. Do đó, thay vì truyền nhiệt đi, gỗ giải phóng năng lượng nhận được bằng cách bắt lửa.
Nếu chúng ta khiến gỗ có thể hấp thụ nhiệt tốt hơn thì nó cũng có thể không cháy khi tiếp xúc với lửa. Brozek cho biết, nếu ngọn lửa được châm vào cốc giấy chứa đầy nước, cốc giấy sẽ không cháy do nước trong cốc có thể hấp thụ nhiệt.
Tuy nhiên, một số kim loại có tính phản ứng mạnh vẫn cháy. Những "kim loại dễ cháy" như vậy, bao gồm cả kali và titan, được sử dụng để chế tạo pháo hoa.
Bình luận