لماذا تحترق بعض الأشياء بسهولة والبعض الآخر لا يحترق؟

في 30 ديسمبر 1903، أشعلت شرارة من ضوء المسرح النيران في مسرح الإيروكوا في شيكاغو. قال Bill Carroll بيل كارول، حفيد المالك المشارك للمسرح وأستاذ الكيمياء المساعد في Indiana University Bloomington جامعة إنديانا بلومنجتون: “المسرح والستارة والبقية اشتعلت فيها النيران”. “لم تكن هناك مخارج كافية، وكان الأمر مروعاً. لقي أكثر من 600 شخص مصرعهم في الكارثة – وهو أعنف حريق في مبنى واحد في تاريخ الولايات المتحدة.

في الوقت الحاضر، ربما لن يحدث هذا، لأن العديد من المواد الحديثة أقل احتراقاً مما كانت عليه في السابق. لكن ما الذي يجعل بعض المواد مقاومة للحريق؟

مصطلح “مقاوم للحريق” هو ​​في الواقع تسمية خاطئة، لأن أي شيء يحتوي على الكربون تقريباً، إذا كان ساخناً بدرجة كافية، يمكن أن يشتعل ويشتعل. قال كارول للايف سينس Live Science إن “مقاومة الحريق” و “مثبطات اللهب” هما مصطلحان أكثر دقة. عند استخدامها بشكل صحيح، يمكن أن تؤدي تدابير الحماية من الحريق  إلى مقاطعة عملية الحرق. على سبيل المثال، البلاستيك النموذجي قابل للاحتراق لأنه يحتوي على الكثير من الكربون والهيدروجين المتاح لتغذية النار. يحتوي البنزين أيضاً على الكربون والهيدروجين – وهو متقلب، لذلك يمكن أن يتبخر البنزين بسهولة، مما يجعله شديد الاحتراق.

في المقابل، المادة المقاومة للحريق هي تلك التي لا تحترق بسهولة. أحد الأمثلة على ذلك هو الحجر الاصطناعي المستخدم في أسطح المطبخ، مثل ماركة دوبونت كوريان DuPont Corian. يمتلئ بلاستيك دوبونت كوريان بصخور مطحونة ناعمة مصنوعة من أكسيد الألومنيوم المائي، وهو مركب كيميائي لا يحترق. قال كارول: “إن هذه الصخور تقلل من قيمة الوقود (كمية الكربون المتاحة للاحتراق) لسطح العمل، مما يجعلها أكثر مقاومة للحريق”.

يقول كارول: “أحضر أكسيد الألومنيوم الماء معه، لذلك عندما جمعت الاثنين معاً [البلاستيك وأكسيد الألومنيوم المائي]، فإن ما كنت تمتلكه في الأساس هو الصخور التي كانت مبللة على أساس مجهري وكان لديك في مصفوفة بلاستيكية، لذلك كان من الصعب حقاً الحصول على أي حرارة متولدة من هذا.”

كما قال أيضاً: على الرغم من أن الصخور تجذب جزيئات الماء وتحملها، إلا أنها لا تتبلل بدرجة كافية لتشكيل بركة. يحافظ الماء على برودة سطح العمل ويساعد على منع الحرارة من الحصول على أي وقود. إذا كان هناك مصدر حرارة (على سبيل المثال، سيجارة مشتعلة تستريح على سطح منضدة من صنع كوريان)، فستحتاج إلى غلي الماء المحيط بأكسيد الألومنيوم أولاً لتسخين الوقود، أو جزيئات البلاستيك، بما يكفي للحرق. علاوة على ذلك، لا تحتوي أسطح العمل مثل كوريان على الكثير من البلاستيك – فهناك ما يكفي لتماسك الصخور معاً.

الوقود والحرارة وجهان للنار رباعية الأسطح، هرم مثلث يمثل فيه كل جانب العناصر اللازمة للنار. وأوضح كارول أن الجانبين الآخرين هما الأكسجين والتفاعل الكيميائي المستدام. وقال: ” إن معظم المواد – بخلاف الجرانيت والأسبستوس (الحرير الصخري)، والتي تعد من بين المواد النادرة التي هي في الواقع مقاومة للحريق – يمكن جعلها قابلة للاحتراق إلى حد ما أو أقل إلا من خلال القضاء على جانب واحد أو أكثر من جوانب النار رباعي السطوح”.

النار رباعية الأسطح

تشمل النار رباعية الأسطح: النار والوقود والأكسجين والتفاعل المتسلسل المستدام.

على عكس مقاومة الحريق – الخصائص التي تجعل من الصعب على الحريق أن يبدأ في المقام الأول أو يستمر – يمكن للمواد الكيميائية المعروفة باسم مثبطات اللهب أن تساعد في إبطاء أو إطفاء حريق مشتعل بالفعل. تحتوي مثبطات اللهب الكيميائية على الكلور أو البروم أو النيتروجين أو الفوسفور أو البورون أو المعادن.

تتمثل إحدى طرق عمل مثبطات اللهب في تكوين مادة تعرف باسم رغوة الفحم. عندما تحترق قطعة من الخبز المحمص، على سبيل المثال، يتشكل الفحم من الخارج، مما يؤدي إلى عزل الخبز غير التالف من الداخل. بمجرد أن يبدأ الحريق على جسم معالج بمثبط اللهب المحفز لرغوة الفحم، فإن تفاعل كيميائي داخل الفقاعات المثبطة يصل إلى تكوين رغوة صلبة قابلة للاشتعال من الفحم من الاحتراق الأولي. قال كارول: “إن رغوة الفحم هذه تعزل الوقود عن الأكسجين، وإلى حد ما الحرارة [الاحتراق] يبني شرنقته الخاصة.”

انتشر استخدام مثبطات اللهب منذ السبعينيات، لكنه أثار جدلاً على مدار العقود القليلة الماضية بسبب سُميته المحتملة. قال كارول: “إن المواد الكيميائية المثبطة للحريق المبرومة، المحظورة في الولايات المتحدة منذ عام 2004، عملت بشكل جيد في إخماد الحرائق، لكنها لم تكن مرتبطة بشكل دائم بالمواد، مثل المراتب. وهذا يعني أن المادة الكيميائية يمكن أن تترك الفراش وينتهي بها الأمر في الغبار أو الهواء، حيث يمكن استنشاقها أو بلعها. هذا يدعو للقلق، لأن هذه المواد الكيميائية مرتبطة بعدد كبير من المشاكل الصحية. على سبيل المثال، قد تعطل وظائف الغدة الدرقية، وتقطع جهاز المناعة وتزيد من خطر الإصابة بالسرطان، وفقاً للمعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية.

كما قال كارول للايف سينس  Science Live  :”الاستراتيجيات الجديدة لصنع مثبطات الحريق [هي] إما ربط المادة الكيميائية بالفراش أو جعلها بوليمر آخر [البوليمرات هي مواد مصنوعة من سلاسل طويلة ومتكررة من الجزيئات. المواد لها خصائص فريدة، اعتمادًا على نوع الجزيئات التي يتم ربطها وكيفية ارتباطها]، جزيء ضخم آخر لا ينتقل”، في المقابل، فإن مثبطات الحريق المبرومة هي جزيئات أصغر يمكنها بسهولة ترك المواد والأشياء.

هل يمكن الاعتماد على المواد المقاومة للحريق ومثبطات اللهب للسلامة من الحرائق؟ قال كارول: إنهم يعملون بشكل جيد، لكنهم يعتبرونهم خط الدفاع الثاني. على الرغم من أنها قد تبدو نصيحة بسيطة إلى حد ما، إلا أنه يجب إبقاء النار، مثل الشموع، خارج غرف النوم ويميل بحرص إلى استخدام  المواقد ومصادر الحريق الأخرى في المطبخ. قال: ” في المقام الأول لا تشعل النار حيث لا تريد حريقاً”.

المصدر: https://www.livescience.com

ترجمة: سليم الشمري

تويتر: @szsh92

مراجعة وتدقيق: زينب محمد