الأمر متعلق بالروابط الكيميائية.

تخيل أنك تجلس أمام نار المخيم، تنبعث رائحة الدخان في الهواء بينما يغلي قدر الحساء على اللهب المباشر، وبينما تحدق في ألسنة اللهب البرتقالية الوامضة قد تتساءل: لماذا تحترق جذوع الأخشاب، لكن الإناء المعدني لا يحترق؟

يعود السبب في اشتعال بعض الأشياء وعدم اشتعال أشياء أخرى إلى الروابط الكيميائية بين جزيئاتها والطاقة اللازمة لتغيير أو كسر تلك الروابط.

إذا بدأنا من الأساس، فسنجد أن النار تحتاج إلى بعض المتطلبات كي تشتعل، والتي تتمثل في: الأكسجين والحرارة والوقود. أما الأكسجين، فهو غاز موجود في الهواء، وتتولد الحرارة عن طريق الاحتكاك مثل إشعال عود الثقاب، أو يمكن توليدها بطرق أخرى، مثل صاعقة البرق. وأما الوقود، فهو الشيء الذي يحترق فيمكن أن يكون بشكل عام أي شيء مكون من مادة عضوية.

يقول كارل بروزيك، الكيميائي في جامعة أوريغون لـ”لايف ساينس” إنه في هذه الحالة تشير كلمة “عضوي” إلى الجزيئات التي تتكون أساسًا من روابط كربون-هيدروجين، وفي بعض الأحيان تحتوي على الأكسجين أو ذرات أخرى، مثل الفوسفور أو النيتروجين.

إن عملية الاحتراق، على وجه التحديد، عبارة عن تفاعل كيميائي يطلق الطاقة من نظام غير مستقر مع روابط كيميائية ضعيفة نسبيًا.

ويضيف بروزيك إن كل شيء يريد أن يكون أكثر استقرارًا، خاصةً الجزيئات العضوية التي تحتوي على الكربون، والأكسجين، والهيدروجين، وبعض العناصر الأخرى، والمواد التي تشتعل فيها النيران بسهولة، مثل الخشب والورق، المصنوعة من السليلوز، وهو جزيء يتكون من روابط بين الكربون والهيدروجين والأكسجين.

وأوضح بروزيك أنه عندما يحترق شيء ما فإنه يطلق الكثير من الطاقة، لأن النظام ينتقل إلى حالة طاقة أقل وهذه الطاقة يجب أن تذهب إلى مكانٍ ما.

عندما تشتعل النيران في جسم مصنوع من الخشب يتحول السليلوز إلى ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، وكلاهما جزيئات مستقرة جدًا ذات روابط قوية وتثير الطاقة المنبعثة من هذا التفاعل الكيميائي الإلكترونات في ذرات الغاز والتي بدورها تبعث الضوء المرئي، ويقول بروزيك إن هذا الضوء هو الذي يبدو لنا كاللهب.

بالعودة إلى جذوع الأخشاب المحترقة مقابل وعاء الحساء الساخن، يقول بروزك إن الفرق بين الجذوع والأواني المعدنية له علاقة بمدى قدرة المادة التي تتعرض إلى النار على توزيع الطاقة المستخدمة، وهو ما يفسر مدى قوة روابطها الكيميائية.

لا يمكن كسر الروابط الكيميائية القوية في المعدن بسهولة فيما تفتقر قطعة الخشب إلى تلك الروابط القوية، لذلك لا تملك القدرة على امتصاص الطاقة من اللهب، وبدلاً من امتصاص الطاقة من اللهب يطلق الخشب الطاقة عن طريق اشتعال النار، لكن المعدن الموجود في الإناء يتمتع بقدرة هائلة على امتصاص تلك الطاقة وتبديدها، وهذا هو سبب الإحساس بالحرارة عند لمس الإناء المعدني، ويمكن أن يؤدي الامتصاص الأفضل للحرارة أيضًا إلى منع الخشب من الاشتعال.

ويقول بروزك إنه إذا وُضع لهب على كوب ورقي مملوء بالماء فإن الكوب لن يحترق، نظرًا لأن الماء الموجود في الكوب يمكن أن يمتص الحرارة، وبالتالي لن تشتعل النيران في الورق. (لا يوصى تجربة هذا بنفسك).

ومع ذلك، فإن بعض المعادن يمكن أن تحترق، وتستخدم هذه المعادن القابلة للاحتراق، بما في ذلك البوتاسيوم والتيتانيوم، في صناعة الألعاب النارية.

ويقول بروزيك إن المعادن الموجودة في الألعاب النارية تكون على شكل مسحوق، مما يوفر مساحة أكبر لها لتتفاعل بشكل أسرع مع الحرارة والأكسجين. وعندما تتعرض تلك المعادن لحرارة كافية للتفاعل مع الأكسجين فإن كمية الطاقة المنبعثة تجعلها تحترق بألوان مختلفة.

المصدر: https://www.livescience.com

ترجمة: شروق الصبحي

تويتر: Shuroq_6

مراجعة وتدقيق: زينب محمد