בניסוי הזה נראה שבניגוד לניסיון היומיומי שלנו איתו, ברזל דווקא יכול להישרף. הניסוי מחייב השגחה של מבוגר!
ציוד
- מזלג
- צמר פלדה (אפשר לרכוש בכל חנות מכולת)
- קערה או מגש חסין אש (לעשות מעליו את הניסוי, אפשר לבצע אותו גם מעל כיור)
- מצית או גפרורים (יש להשתמש בהם רק בהשגחת מבוגר)
מהלך הניסוי
את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:
הערה: כמו בזיקוקי יום הולדת, אסור לקרב את צמר הפלדה הבוער לפנים, כיוון שעלולים לעוף ממנו גצים. אם רוצים ללבות את האש – יש לנשוף עליו רק מרחוק!
הסבר
כדי שאש תבער, שלושה גורמים צריכים להתקיים בו-זמנית: קיומו של חומר דליק (כמו עץ, נייר, דלק, פחם וכו'), קיומו של חומר מחמצן (בדרך כלל מדובר בחמצן שבאוויר, אבל זה לא הכרחי ויש גם חומרים מחמצנים אחרים), וחום גבוה / טמפרטורה גבוהה. שלושת אלה מכונים "משולש האש". ברגע שאחד מהגורמים נעלם, לא תהיה אש. אם שלושתם קיימים, תהיה תמיד אש.
לא הרבה יודעים זאת, אבל ברזל הוא חומר דליק – והסיבה שאיננו רואים אותו נדלק באופן יומיומי היא שקשה לשמר בשבילו את שלושת הגורמים של מעגל האש עבורו. מאחר שברזל הוא מתכת, ומתכות מוליכות חום טוב, קשה מאוד לחמם גוש של ברזל באמצעות מקור אש רגיל וקטן לטמפרטורה שבה יתלקח. אם מנסים לחמם חלק מהברזל, תמיד הוא יוליך את החום אל שאר חלקיו, מה שמקשה עליו להתחמם ולהתלקח.
בצמר פלדה המצב הזה משתנה. כיוון ששערות הברזל דקות והמסה שלהן קטנה, אפילו אש מגפרור או ממצית מספיקה כדי להעלות את הטמפרטורה של השערות ולגרום להן להתלקח – ובגלל המסה הנמוכה אין גוף גדול שהברזל יכול להוליך אליו את החום. בנוסף, מבנה השערות של צמר הפלדה מגדיל באופן יחסי את שטח הפנים (השטח החיצוני) של הברזל, ולכן מאפשר לחמצן שבאוויר להגיע לכל חלקיו ולחמצן אותם ביעילות. אפשר להשוות את זה למצבו של גוש גדול של ברזל, שבו החמצן יכול להגיע רק לחלקים החיצוניים שלו ואין לו גישה לחלקים הפנימיים של הגוש, בעוד שבצמר פלדה החלק הפנימי של גוש ברזל הופך לשערות וכולו חשוף לחמצן. ולכן האש יכולה לבעור כשהברזל נמצא בצורה של צמר פלדה, והיא מתלבה כשאנחנו נושפים עליה ומספקים לה ככה עוד חמצן
אגב, אם משתמשים בלהביור עם עוצמת אש גבוהה ודואגים לאספקה מתמדת של חמצן, אפשר לשרוף גם גושי ברזל גדולים. זו השיטה שבה משתמשים מסגרים ועובדי מתכת אחרים כשהם רוצים לחתוך במהירות חלקי ברזל גדולים.
מעניין לציין
מבחינה כימית, תוצר השריפה של ברזל (Fe) בחמצן (O2) שבאוויר הוא כמה תרכובות הנקראות תחמוצות, העיקרית היא תחמוצת בעלת הנוסחה Fe2O3 אולם נוצרת גם תחמוצת בעל נוסחה כימית מיוחדת: Fe3O4. שנוצרת לפי התגובה:
3Fe+2O2 ----> Fe3O4
מה מיוחד בתחמוצת הזאת? מי שיודע קצת כימיה יודע שלחמצן יש מספר חימצון 2-, כלומר הוא נוטה לקחת לעצמו שני אלקטרונים מהאטומים השותפים איתו בתרכובת. כלומר ארבעת אטומי החמצן שבתרכובת לוקחים בסך הכל שמונה אלקטרונים, והם עושים את זה משלושה אטומי ברזל. חישוב פשוט מראה שמכל אטום ברזל נלקחים 8/3 אלקטרונים, כלומר שניים ושני שליש.
הדבר הזה כמובן לא ייתכן, כי האלקטרון הוא חלקיק יסוד אמיתי של הטבע והוא אינו ניתן לחלוקה – אין דבר כזה שני-שליש אלקטרון. לכן יש מי שמציינים את נוסחת התרכובת כ-FeO•Fe2O3 כלומר כשילוב של שתי תרכובות ברזל, כאשר פעם אחת נלקחים מכל אטום ברזל שלושה אלקטרונים, ובשנייה שני אלקטרונים, כך שהממוצע המשוקלל הוא שניים ושני שליש אלקטרונים מכל אטום ברזל.
דבר מיוחד נוסף בקשר לתרכובת הזו היא העובדה שהיא נמשכת למגנטים. מכאן גם נגזר שמה כשהיא מופיעה כמינרל בטבע – מגנטיט.
בנוסף – אנו ממליצים לכם לנסות גם את הניסוי "אש מתחת למים", שעוסק גם הוא במשולש האש.
