安全火柴的成分：氯酸钾和红磷：火柴的历史和化学ZT

火柴的历史和化学

［ 作者：刘宝富    转贴自：本站原创    点击数：316    更新时间：2009-3-30    文章录入：liubaofu ］

火柴从诞生至今，已经历了近300年。从第一根硫酸火柴诞生到现在所广泛使用的安全火柴，经历了多次改良，每次改良都从一个侧面反映了人类科技进步的历程，无不体现了科学家的艰辛。 一．硫酸火柴 世界上第一根火柴是1805年问世的，称之为硫酸火柴，它用蔗糖、氯酸钾、阿拉伯胶调和在一起，涂在小棒的一端，经干燥后浸入浓硫酸中就会燃烧起来。下面的一个小实验就是硫酸火柴的翻版。 小实验——玻璃棒点灯 [用品]：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、980‰的浓硫酸、高锰酸钾 [操作]：在蒸发皿中加少许研细的高锰酸钾粉末，堆成小堆。将玻璃棒蘸一下浓硫酸再粘一些高锰酸钾粉末，接着接触一下酒精灯的灯芯，灯芯立即燃烧起来，一次可点燃3～4只酒精灯。 [原理]：浓硫酸和高锰酸钾相遇时，发生反应生成氧化能力极强的暗棕色油状液体七氧化二锰： 2KMnO4 ＋ H2SO4(浓)=K2SO4 + Mn2O7 + H2O 当七氧化二锰碰到酒精时，就立即发生剧烈的反应，放出热量使酒精燃烧起来： 2Mn2O7=4MnO2+3O2 C2H5OH + 3O2=2CO2 + H2O 由于浓硫酸具有强烈的腐蚀性，使用很不方便，所以这种火柴没有得到推广。 二．黄磷火柴 1816年法国人德鲁逊率先制成黄磷摩擦火柴。这种火柴头上涂有硫磺，再覆以白磷、铅丹（经查证为Pb3O4）或二氧化锰及树胶的混合物。白磷又叫黄磷，熔点很低，摩擦火柴利用摩擦产生的热，使易燃的白磷发火燃烧，接着在富氧物质（如Pb3O4或MnO2）存在的条件下，使硫磺也燃烧起来，然后引燃木棒。 然而，黄磷是一种有着剧毒的物质，人误服极微量（约占0.1～0.2克）就会中毒死亡。当时，生产黄磷火柴的工人们，由于长期接触黄磷，普遍患有一种磷性坏死病，最终被夺去宝贵的生命。 用白磷制成的火柴，在较粗糙的物质上一擦就着，很容易引起火灾，极不安全。所以不久，世界各地都禁止制造这种危险的火柴。 三．安全火柴 由于黄磷火柴存在着种种弊端，于是科学家们对磷的特性进行了研究。研究发现，将黄磷隔绝空气在250～300摄氏度加热，它就能转变为红磷。这种转变对于人类研究新的火柴提供了可能。 化学家们已发现，红磷和白磷存在许多不同：红磷是片状结构，白磷是正四面体结构。白磷的燃点很低，仅为40摄氏度，而红磷要到260摄氏度才开始燃烧，也不像白磷那样有剧毒，红磷单靠摩擦是不能起火的。但当它与氯酸钾混和后却比白磷更容易摩擦起火，发生燃烧与爆炸。为此，在试验初期，许多人在试验中一再发生事故而身亡。但最终在1855年，瑞典的伦塔斯脱姆运用其独特的思维方法，想出了一个巧妙而简单的方法，解决了上述难题。他不像别人那样用预先配好的混合物作引火剂，而是把引火剂分成两部分。用可燃物三硫化二锑、氧化剂氯酸钾、二氧化锰及树胶调成浆糊沾在浸过石蜡的小木棒上制成火柴头，把红磷、细沙做成胶粘涂在火柴盒的侧面做成火柴皮。火柴头只有在火柴盒的侧面上摩擦时，才会点着。这种火柴既没有毒害，有不易引起火灾。因此，被人们称为“安全火柴”。 为了克服火柴头在燃烧后带着余烬落下烧坏衣物的毛病，火柴梗先放入磷酸铵溶液中浸渍，便可使火柴从头烧到底而不断，因此更安全了。这种生产工艺一直沿用至今。 四．新型火柴 随着科学技术的不断发展，近年来，已经出现了各种不同的新型火柴。比如说防水火柴。它之所以能够防水，是因为其火柴梗上涂了防水可燃的合成树脂，火柴头上还有少量的硝酸亚铁和虫胶漆；有将纸或棉线在石蜡中浸渍制成的蜡梗火柴，它具有易着火及燃烧时间长的特点；还有用硝化纤维、醋酸乙烯代替硫磺的无硫火柴，燃烧时不会产生令人生厌的刺鼻的二氧化硫气体；有在火柴上添加香精的香味火柴，划燃时香味丝丝，沁人心脾；有人还研制了能抗十二级台风的防风火柴，性能优异的焊接火柴，救灾求援的信号火柴，反复使用的多次火柴等等。 火柴进化的历史一个侧面反映了人类科技进步的历程。随着二十一世纪的到来，科学技术的飞速发展，功能特异的火柴一定还将陆续问世，人类历史将随着“火柴”的指引而不断地前进