الكيمياء المدرسية — من الصف الأول إلى الصف الثاني عشر · Grades 1–12
5الاحتراق: ما تحتاج إليه النار
نار مخيم عند الغسق. احتاجت إلى خشب جاف، وإلى عود ثقاب لإشعالها، والريح التي تهب فيها تبقيها متوهجة. وبعد ساعة تكون الحطبات قد صارت جمرًا متوهجًا ورمادًا أبيض، ويكون دخان رمادي قد ارتفع بعيدًا في السماء. فأين ذهب الخشب؟ وماذا تحتاج النار، وماذا تترك وراءها؟
ما تعرفه من قبل
الهواء خليط من الغازات: نحو أربعة أخماسه نيتروجين وخمسه أكسجين، ومعهما قليل من الأرغون وثنائي أكسيد الكربون. واللهب يأخذ الأكسجين من الهواء المحيط به؛ والشمعة تحت الناقوس تنطفئ حين يبقى أكسجين قليل جدًا (الفصل 4).
5.1 أنواع الوقود
تعريف 5.1 (الوقود)
الوقود مادة يمكن أن تحترق فتُطلق حرارة وضوءًا: الخشب، والورق، والفحم، وشمع الشموع، وغاز الموقد، والبنزين، وزيت التدفئة.
مثال 5.2 (وقود صلب وسائل وغازي)
الخشب والورق والفحم وشمع الشموع أنواع وقود صلبة. والبنزين وزيت التدفئة أنواع وقود سائلة. وغاز موقد المطبخ والغاز الذي في القداحة أنواع وقود غازية.
ملاحظة 5.3 (ليس كل شيء يحترق)
الحجر والرمل والزجاج والماء لا تحترق: فهي ليست وقودًا. ولهذا تُبنى المدفأة من الحجر أو الطوب، ويُستعمل الرمل والماء لإطفاء الحرائق.
5.2 مثلث النار
تعريف 5.4 (مثلث النار)
تحتاج النار إلى ثلاثة أشياء معًا: وقود، وأكسجين من الهواء، وحرارة لإشعالها. وتُرسم هذه الأشياء الثلاثة أضلاعًا ثلاثة لمثلث هو مثلث النار. فإذا غاب ضلع منها فلا نار.
مثال 5.5 (إشعال عود ثقاب)
نحك رأس عود الثقاب بجانب علبته. فيسخّنه الحك بما يكفي ليبدأ في الاحتراق: هذا ضلع الحرارة في المثلث. وخشب العود هو الوقود، والهواء يأتي بالأكسجين.
مثال 5.6 (النفخ على الجمر)
الجمر المتوهج الذي يبدو كأنه يكاد ينطفئ يشتعل لهبًا من جديد حين ينفخ عليه أحد: فالنفخ يأتي بهواء أكثر، وبالتالي بأكسجين أكثر، إلى الوقود الذي لا يزال ساخنًا.
5.3 الاحتراق يُنتج مواد جديدة
تعريف 5.7 (الاشتعال والاحتراق)
الاشتعال هو ما يحدث حين يأخذ الوقود الأكسجين من الهواء ويُطلق حرارة وضوءًا. ويسمي الكيميائيون الاشتعال احتراقًا. وفي أثناء الاحتراق يُستهلك الوقود والأكسجين، وتظهر مواد جديدة: الدخان، والرماد، وثنائي أكسيد الكربون، وبخار الماء.
قضية 5.8 (الاحتراق لا يمكن الرجوع عنه)
رماد النار ودخانها لا يعودان خشبًا، مهما انتظرنا. فالاحتراق يُنتج مواد جديدة لم تكن موجودة من قبل؛ ويذهب الوقود بلا رجعة.
في المختبر — كأس باردة فوق شمعة
يمسك المعلم كأسًا زجاجية باردة جافة مقلوبة لحظةً فوق لهب شمعة. فيتغشى باطن الكأس بقطيرات دقيقة من الماء: فبخار الماء الذي صنعته الشمعة المحترقة عاد سائلًا على الزجاج البارد. فالشمعة المحترقة تصنع الماء، وتصنع أيضًا ثنائي أكسيد الكربون، الذي يمكن الكشف عنه باختبار سنراه في فصل لاحق.
مثال 5.9 (ماذا تصير الحطبة)
حطبة كتلتها بضعة كيلوغرامات تحترق حتى لا يبقى منها إلا كومة صغيرة من الرماد. ولم يتلاشَ معظم الخشب: بل صار، مع أكسجين الهواء، دخانًا وثنائي أكسيد الكربون وبخار ماء، وهي غازات ترتفع بعيدًا في السماء.
5.4 إطفاء النار
طريقة 5.10 (إطفاء النار: انزع ضلعًا واحدًا)
لإطفاء النار، انزع ضلعًا واحدًا من أضلاع مثلث النار:
5.5 السلامة من الحرائق
ملاحظة 5.11 (لا ماء أبدًا على مقلاة زيت مشتعل)
إذا اشتعل الزيت في مقلاة فلا يجوز لأحد أن يرمي عليه الماء: فالماء يغلي فورًا تحت الزيت ويقذف الزيت المشتعل خارج المقلاة. بل يُطفئ شخص بالغ الغاز أو صفيحة الطهي، ويغطي المقلاة بغطاء أو ببطانية إطفاء.
السلامة
الغاز الذي في القداحة أو في عبوة التخييم هو البيوتان. ورمز اللهب (GHS02) يعني: شديد القابلية للاشتعال، يُحفظ بعيدًا عن اللهب والشرر. ورمز قارورة الغاز (GHS04) يعني: غاز محفوظ تحت الضغط.
قضية 5.12 (ماذا تفعل إذا وقع حريق)
الدخان هو الخطر الأول في الحريق: فهو ساخن، ويحجب طريق الخروج، واستنشاقه سام. وجهاز إنذار الدخان المثبت في السقف يطلق صفيرًا عاليًا ما إن يصل إليه الدخان. فإذا وقع حريق: اخرج، وابقَ منخفضًا تحت الدخان، وأغلق الأبواب خلفك، واتصل برجال الإطفاء من الخارج. ولا تعد إلى الداخل أبدًا.
5.6 تمارين
تمرين 5.1 ★
سمِّ أضلاع مثلث النار الثلاثة.
تمرين 5.2 ★
أي هذه المواد وقود: الخشب، والرمل، وشمع الشموع، والزجاج، والبنزين، والماء، والورق؟
حل
حل التمرين 5.2.
الخشب وشمع الشموع والبنزين والورق أنواع وقود. أما الرمل والزجاج والماء فلا تحترق.
تمرين 5.3 ★
تُرمى بطانية إطفاء على نار صغيرة. أي ضلع من أضلاع مثلث النار تنزعه؟
تمرين 5.4 ★
يرشّ رجال الإطفاء الماء على سقيفة تحترق. أي ضلع من أضلاع مثلث النار ينزعه الماء؟
تمرين 5.5 ★
سمِّ ثلاث مواد جديدة تنتج حين يحترق الخشب.
حل
حل التمرين 5.5.
أي ثلاثة من: الرماد، والدخان، وثنائي أكسيد الكربون، وبخار الماء.
تمرين 5.6 ★
لماذا يعود الجمر المتوهج إلى الاشتعال حين ننفخ عليه؟
تمرين 5.7 ★
كأس باردة نمسكها فوق شمعة فتتغشى. ما المادة الجديدة التي صنعتها الشمعة؟
حل
حل التمرين 5.7.
الماء: فالشمع المحترق يصنع بخار الماء، الذي يتحول إلى قطيرات على الزجاج البارد.
تمرين 5.8 ★
ماذا تفعل أولًا إذا انطلق جهاز إنذار الدخان ورأيت دخانًا؟
حل
حل التمرين 5.8.
اخرج، وابقَ منخفضًا تحت الدخان وأغلق الأبواب خلفك، ثم اتصل برجال الإطفاء من الخارج.
تمرين 5.9 ★
انظر إلى الشكل الذي فيه المثلثات الثلاثة الصغيرة. أي ضلع يُشطب حين يُغلق الغاز؟
تمرين 5.10 ★★
لإيقاف حريق غابة يقطع رجال الإطفاء أحيانًا شريطًا عريضًا من الأشجار أمامه. أي ضلع من أضلاع مثلث النار ينزعون؟
تمرين 5.11 ★★
الحطبة أثقل بكثير من رمادها. هل اختفى جزء من الحطبة؟ اشرح إلى أين ذهب.