Jakie surowce są używane do bezpiecznych zapałek

Zapałki są narzędziem, które może generować ciepło poprzez tarcie, wykorzystując aktywność chemiczną silnych środków utleniających i redukujących do rozpalenia ognia zgodnie z zasadą tarcia przedmiotów.

1. Jakich surowców używa się do zapałek bezpiecznych?

Zapałki, których często używamy, nazywane są zapałkami bezpieczeństwa. Bok pudełka zapałek jest pokryty czerwonym fosforem (czynnik zapalający) i trójsiarczkiem antymonu (Sb2S3, łatwopalny); substancje na główce zapałki to zazwyczaj KClO3, MnO2 (utleniacz) i S (łatwopalny).

Kiedy te dwie osoby się ścierają, ciepło wytwarzane przez tarcie podgrzeje czerwony fosfor w kontakcie z KClO3 itp. i spali materiały palne na główce zapałki bezpieczeństwa, zapalając w ten sposób zapałkę.

Zaletą zapałek bezpiecznych jest to, że czerwony fosfor jest nietoksyczny, a on i utleniacz są przymocowane odpowiednio do boków pudełka zapałek i zapałki i nie dotykają się, gdy nie są używane.

Skład zapałek bezpiecznych: Główka zapałki: utleniacz (KClO3, MnO2), substancja łatwopalna (np. siarka), spoiwo.

Strona pudełka zapałek: czerwony fosfor, trisiarczek antymonu, klej.

Przyczyny pożaru: tarcie → ciepło → rozkład KClO3 → zapala się czerwony fosfor → materiały palne (takie jak siarka) na główce zapałki.

Zalety: fosfor czerwony jest oddzielony od utleniaczy, stosunkowo bezpieczny i nietoksyczny.

Poprzednik zapałki bezpieczeństwa opierał się na zasadzie, że zapałka pokryta mieszaniną żółtego fosforu zapali się, jeśli zostanie potarta lub uderzona o jakąkolwiek twardą powierzchnię.

Aby uniknąć niebezpieczeństwa, jest ulepszony do dopasowania bezpieczeństwa. Aby się zapalić, musi ocierać się o czerwoną fosforyzującą stronę pudełka zapałek. Nazywa się to więc meczem bezpieczeństwa.

Zapałki cierne można zapalić, pocierając je o szorstką powierzchnię. Proces produkcji zapałek bezpiecznych polega na nałożeniu na główkę zapałki mieszaniny azotanu potasu, proszku węglowego, kleju itp., mieszaniny trójsiarczku tetrafosforu, tlenku ołowiu lub innych utleniaczy, proszku szklanego i kleju.

Po potarciu szorstkiej powierzchni ciepło wytwarzane przez tarcie powoduje gwałtowne działanie zewnętrznej mieszanki, zapalając wewnętrzną mieszankę, która z kolei zapala nasączoną parafiną zapałkę.

2. Powody, dla których zapałki bezpieczne nie używają fosforu białego

Podczas przeprowadzania eksperymentów chemicznych lub robienia zapałek bezpieczeństwa zwykle stosuje się czerwony fosfor, ponieważ jest nietoksyczny i nie ulega samozapłonowi. Temperatura zapłonu wynosi powyżej 200°C (około 260°C) i spala się w tlenie, tworząc biały, sproszkowany, stały pięciotlenek fosforu.

(1) Ponieważ biały fosfor może się samozapalić, a czerwony fosfor nie, więc czerwony fosfor ma wyższą temperaturę zapłonu niż biały fosfor; w warunkach zapłonu fosfor reaguje z tlenem, tworząc pięciotlenek fosforu. Równanie chemiczne tej reakcji to:

(2) Zjawisko spalania drutu żelaznego w tlenie polega na: gwałtownym spalaniu, iskrzeniu, uwalnianiu dużej ilości ciepła oraz formowaniu czarnego ciała stałego.

Żelazo reaguje z tlenem w warunkach zapłonu, tworząc tlenek żelazożelaza. Równanie chemiczne tej reakcji to:

(3) Umieść oczyszczoną wodę wapienną w powietrzu, ponieważ powietrze zawiera CO2, na powierzchni powstanie biała warstwa; w tej reakcji dwutlenek węgla reaguje z wodorotlenkiem wapnia, tworząc osad węglanu wapnia i wodę.

Równanie chemiczne tej reakcji to:

(4) SO2 może odbarwić purpurowy roztwór nadmanganianu potasu; siarka reaguje z tlenem w warunkach zapłonu, tworząc dwutlenek siarki.