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  • 1 # 量子科學論

    生活經驗告訴我們,金屬不會燃燒,就算放火裡再怎麼烤,都不會著火,那不然都做不了飯了!其實金屬會燃燒。而大多數金屬在燃燒時會釋放出大量的熱量,還很難被熄滅。

    金屬燃燒的一些例子

    例如,鋁熱劑被用來將火車軌道焊接在一起。鋁熱劑中的燃料是金屬鋁。鋁熱劑燃燒時,鋁原子與氧原子結合形成氧化鋁,在燃燒過程中釋放出大量的光和熱。

    另一個例子是,手持小煙花棒就使用鋁、鎂或鐵作為燃料。煙火棒的火焰看起來與柴火不同,因為金屬比柴火燒得更熱、更快、更徹底。實際上,大多數煙花都含有金屬燃料。再舉一個例子,早期攝影中使用的舊閃光燈不過是在一個玻璃球裡燃燒了少量的鎂,啪一聲,並伴隨著一股濃煙。此外,太空梭的固體火箭助推器就使用鋁作為燃料。有些金屬,如鈉,很容易燃燒,所以我們不能用鈉來製造日常用品。

    日常生活中的金屬為什麼不會著火呢?

    不過,你可能會想,為什麼把一根點燃的火柴放到鋁箔上不會燃燒呢?同樣,把金屬鍋放在廚房的火焰上也不會使鍋著火。在日常生活中,金屬物體似乎不會燃燒。那麼日常生活中的金屬真的能燃燒嗎?其中涉及三個主要的因素。

    金屬原子不能與氧氣很好的結合,也不易氣化

    首先,一塊固體金屬,其中的金屬原子很難與氧原子足夠接近來進行反應。為了讓金屬燃燒,每個金屬原子必須與氧原子足夠接近才能與之結合在一起,發生化學反應。大塊的金屬,像勺子、罐子和鐵疙瘩,大多數金屬原子埋藏在深處,根本無法接觸到氧分子。

    此外,金屬還不易汽化。如果燃燒一大塊木頭或一根蠟燭,燃料顆粒就會迅速蒸發,也就是說,只要稍稍加熱,原子就會氣化進入空氣,這樣就能更好地接觸到氧原子。相比之下,固體金屬的原子緊密的結合在一起,這意味著利用熱量蒸發金屬要困難得多。

    還有,像木頭或布料這樣的有機材料本身,在其分子中就含有大量的氧原子,而金屬材料則不含。這就是為什麼金屬勺比木勺更難燒的原因之一,儘管它們都是由大塊的材料組成的。

    考慮到以上的事實,想要讓金屬燃燒就要手動分解金屬原子,使它們更好、充分的接觸到氧氣。實際上,就是人為的把金屬磨成細粉末。在商業產品和工業過程中用作燃料時,金屬通常是粉末的形式。即使我們把金屬塊磨成粉末,燃燒效果也不佳,我們很難在空氣中點燃一堆金屬粉末。問題是空氣主要是氮氣,氧氣並不多。

    最好的方法是將氧原子直接混合到金屬粉末中。例如含有鬆散結合的氧原子的固體化合物可以混合到金屬粉末中。這樣,氧原子就可以穩定地待在金屬原子旁邊,隨時準備發生反應。這種方法是使金屬充分燃燒的最有效的方法。例如,鋁熱劑就是將鋁粉(燃料)和氧化鐵(氧氣來源)混合在一起的。

    金屬的電火溫度很高

    第二個原因,日常金屬物體不容易著火是因為金屬通常有更高的點火溫度。因為一個典型金屬中的原子非常緊密地聯絡在一起,即使氧原子就在它們旁邊,想要把金屬原子分開並釋放出來也需要更多的能量。蠟燭火焰、火柴火焰、篝火和廚房火爐的火焰都不會熱到足以點燃大多數金屬,即使金屬是理想的粉末形式。必須使用更強的化學反應,產生更高的溫度來點燃大多數金屬粉末。例如,利用鎂條的燃燒可以用來點燃鋁熱劑。

    金屬是良好的熱導體

    日常金屬製品不容易燃燒的最後一個原因是金屬往往是很好的熱導體。這意味著,如果金屬物體上的一個點開始積聚熱量,熱量很快就會透過金屬流向較冷的部分。這使得金屬很難在一個地方聚集足夠的熱量,以達到點火溫度。

    總結

    因為大部分固體金屬中的原子無法接觸到氧原子,因為金屬的點火溫度很高,而且金屬是很好的熱導體,所以它們在日常環境中不能燃燒。使金屬燃燒的理想方法是把它先磨成粉末,並加入氧化劑,攪拌均勻,包裹起來這樣熱量就不會逸出,然後使用高溫點火裝置就可以點燃金屬。

  • 2 # 郭哥聊科學

    給出肯定的回答:金屬能夠燃燒。我們在生活中很少見到金屬燃燒是因為我們處在一個溫和的世界,這正是我們人類賴以生存的條件。接下來展開談一下,您慢慢往下看。

    一、我們自然界中的金屬單質很少

    金屬是我們今天的生活中必不可少的原材料,不論是高樓大廈還是飛機大炮,甚至是我們的門鎖和鑰匙都是由金屬單質或者是金屬合金製成的。

    然而,我們往往忽略了一個過程,那就是,這些金屬我們通常都是需要經過礦物的冶煉才能得到它們。除了少數金屬,比如黃金,在自然界中有單質存在,大多數金屬都以氧化物或者鹽的方式存在於礦石之中。

    這說明,大多數金屬的活動性(還原性)都非常強,是很容易被氧化的。金屬的燃燒,其實跟氧化過程的化學反應是一樣的,只是一個是快速劇烈的反應,一個是緩慢發生而已,它們都會在反應過程中失去最外層的價電子。

    這就引出了下面一個問題,相對於煤炭、草木、石油等燃料,金屬燃燒的條件比較苛刻。

    二、金屬燃燒的條件比較苛刻

    多數小夥伴都應該對初中的一個化學實驗有印象吧?對了,就是鎂條燃燒試驗。在酒精燈上點燃鎂條,會產生耀眼的白光,生成白色粉末。如果仔細觀察,還會發現,白色粉末的外圍有時候會有黑色的顆粒。

    這是因為,金屬鎂是很活潑的,它可以跟氧發生劇烈的氧化還原反應,就是燃燒。同時,鎂在高溫的時候,還能夠與二氧化碳發生置換反應,生成氧化鎂和碳,這就是鎂條燃燒實驗中黑色顆粒的由來。

    然而其它金屬就沒有這麼容易燃燒了,比如金屬鋁,雖然它也是很活潑的,但是通常金屬鋁在燃燒的時候,會在鋁的表面生成緻密的氧化層,從而隔絕氧氣,阻止鋁進一步燃燒,所以,我們家裡用鋁鍋來做飯絲毫不用擔心鋁鍋會自然。

    然而,如果我們把鋁磨成鋁粉,在足夠高的溫度下,鋁粉就可以在空氣中劇烈燃燒,就像鎂條燃燒一樣發出耀眼的光芒。

    鋁粉也經常被用於鋁熱劑,常見鋁熱劑是鋁粉和三氧化二鐵粉末按1:3比例配成的呈粉紅色的混合物,當用引燃劑點燃,反應猛烈進行,得到氧化鋁和單質鐵並放出大量的熱,溫度可到3000℃,能使生成的鐵熔化。

    至於我們生活中的鐵,其實也在空氣中很緩慢地燃燒,只是它們沒有發出明亮的光,而是變成了一層層的鐵鏽。不過,鐵在純氧中是可以劇烈燃燒的。

    三、日常生活中金屬燃燒的案例

    1、前文提到的,鎂條燃燒試驗;2、工人在野外用鋁熱劑焊接鐵軌;3、五彩繽紛的禮花,是因為裡面燃燒了不同的金屬;4、最慘痛的金屬燃燒案例,2014年8月27時37分許,江蘇省崑山市開發區中榮金屬製品有限公司汽車輪轂拋光車間在生產過程中發生爆炸,事故原因就是金屬粉塵濃度過大引發爆炸。

    結束語

    燃燒是一種劇烈的化學反應,不同物質的燃燒都需要具備特殊的條件。正是因為我們地球空氣中的氧氣不多不少,所以我們才有了現在這個穩定的地球環境,支援生物和我們人類在上面繁衍生存。

    小夥伴們,關於為什麼我們很難看到金屬燃燒這個問題,你們有什麼看法呢?

  • 3 # 艾伯史密斯

    答:金屬鎂可以在空氣中燃燒,甚至可以在二氧化碳中燃燒,一些金屬在製成粉末後,在空氣中也有燃燒爆炸的危險;還有很多金屬可以在純氧中燃燒,比如鐵、鋁、鋰、鈉等等;只有部分極不活潑的金屬,即便在純氧中也不會燃燒,比如金、鉑。

    燃燒是一種劇烈的化學反應,並且伴隨著明顯的發熱發光現象,氧氣是常見的助燃劑,很多無法在空氣中燃燒的物質,在純氧中也會被點燃。

    空氣中燃燒

    金屬單質在空氣中就能點燃的非常少,鎂是能在空氣中點燃的最常見金屬,比如有些電子產品為了降低重量,會採用密度非常輕的鎂鋁合金。

    之所以鎂能在空氣中點燃,是因為鎂具有非常強的還原性,尤其是和氧原子的結合能力非常強,甚至能從二氧化碳中把氧氣原子“搶奪”過來,於是金屬鎂可以在二氧化碳中燃燒,生成氧化鎂(MgO)和碳單質,所以在鎂燃燒發生火災時,不能使用二氧化碳滅火器來滅火。

    金屬粉末

    很多金屬正常情況下不能在空氣中燃燒,加熱時會在表面生成氧化物,比如鐵、鋁等等,但是我們把這些金屬製成極細的粉末後,大量漂浮在空氣中也會燃燒甚至發生爆炸,也就是粉塵爆炸。能引起粉塵爆炸的金屬非常多,比如鐵粉、鋁粉、鋅粉等等。

    對於固體物質來說,表面原子的能量比內部原子的能量大,物理學中有一個物理量叫做“表面能”,對於粉末狀的金屬,表面能將會變得很大,這大大降低了金屬燃燒的條件,所以部分金屬在粉塵狀態時會燃燒甚至爆炸。

    純氧中的燃燒

    由於金屬都具有還原性,氧氣具有氧化性,所以對於大部分金屬而言,在純氧當中都會被點燃,比如鐵就可以在純氧中燃燒,然後生成氧化鐵(Fe2O3),鋁也可以在純氧中燃燒。

    不燃燒的金屬

    只有少數極不活潑的金屬,即便在純氧中也不燃燒,比如金和鉑;甚至氧化金(Au2O3,俗稱金露)在光照下或者高於110℃時,都會釋放氧氣還原出單質金,看來真金不怕火煉是有一定道理的。

    對於金來說,在氧化性更強的氟面前也沒用,金在氟氣(F2)中可以點燃生成三氟化金。

  • 4 # 嗑嗑碰碰三十年

    金屬當然能燃燒,燃燒在物理上有兩個條件,一是超過燃點,二是要有足夠的氧化劑(不單指氧,比如鐵在氯氣中燃燒),除此以外還有一個重要條件,就是燃燒產物可以自行脫離本體。否則物質可以燃燒但不可持續。

    電焊時孤光的高溫能讓金屬直接在空氣中氧化,鋁熱劑中鋁粉直接和氧化鐵反應,他們都需要高溫來破壞生成的全屬表面的氧化物層。在化學原理上燃燒則涉及到原子外層電子的電勢問題,原子量越小越容易氧化燃燒,越大則越穩定,常見的金屬鋁可以常溫下氧化,但是氧化產物不是氣態而是緻密的氧化膜,覆蓋表面阻止反應進行下去,所以不能燃燒,鎂在空氣中可以點燃,所以除了煙花和照明彈中可以看到化。

    但是為什麼日常生活中幾乎見不到金屬燃燒?

    這個可以從地球演化史來尋找答案,早期地球在生命出現以前存在大量的遊離金屬,比如鐵,但是從光合作用出現的那一刻,命運開始改變,氧氣從海洋中產生,各種金屬單質開始被氧化,這也是巴西最大鐵礦形成的原因。隨著氧氣含量增高及各種化學作用,地球表面除了黃金,鉑以外幾乎找不到任何金屬單質。也就是說所有能燃燒的金屬在氧氣誕生的那一刻起就已經開始燃燒了,幾十億年中早燒完了, 而現在你能看到的金屬全來自於人類文明。而除非特別需要,人類不會選擇極易燃燒的金屬來大規模應用,這就是你極少能看到金屬燃燒的原因。

  • 5 # 每日小哥哥

    答:金屬鎂可以在空氣中燃燒,甚至可以在二氧化碳中燃燒,一些金屬在製成粉末後,在空氣中也有燃燒爆炸的危險;還有很多金屬可以在純氧中燃燒,比如鐵、鋁、鋰、鈉等等;只有部分極不活潑的金屬,即便在純氧中也不會燃燒,比如金、鉑。

    燃燒是一種劇烈的化學反應,並且伴隨著明顯的發熱發光現象,氧氣是常見的助燃劑,很多無法在空氣中燃燒的物質,在純氧中也會被點燃。

    空氣中燃燒

    金屬單質在空氣中就能點燃的非常少,鎂是能在空氣中點燃的最常見金屬,比如有些電子產品為了降低重量,會採用密度非常輕的鎂鋁合金。

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