Правда ли, что спичка превратится в уголь, если нагреть ее в вакууме до 1000 градусов?
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.
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?