من هو مخترع عود الكبريت :
في أوائل ثلاثينيات القرن
التاسع عشر، أنتج طالب الكيمياء الفرنسي شارل
سوريه أول عود ثقاب يشتعل عند احتكاكه بأي سطح إذ
احتوى رأس الثقاب على مادة الفسفور .
على الرغم من ان اشعال عود
الثقاب يبدأ بتفاعل كيميائي, الا انك لا تعلم ان هنالك نوعين من عود الثقاب : عود
الثقاب الآمن وعود الثقاب الاعتيادي .
-
عود الثقاب الآمن لا يشتعل الا عند شحذه بسطح القدح الموجود على جانب علبة الكبريت
.
- عود الثقاب الاعتيادي يشتعل عند شحذه بأي سطح صلب .
من ماذا يصنع عود الكبريت :
عود
الثقاب مصنوع من الخشب سريع الاشتعال و يتكون رأس العود من مادة تحتوي على كلورات
البوتاسيوم هو مركب كيميائي
يتكون من عناصر البوتاسيوم والكلور
والأكسجين، وتشتعل عند درجة 182مْ تقريباً. ويكون السطح المؤدي إلى الاشتعال خليط
من مركبات الفسفور والرمل. وأما أعواد الثقاب الورقية فهي نوع من أنواع أعواد ثقاب
الأمان، تصنع من الورق وتغلف بغطاء ورقي .
مكونات عود الثقاب و ما هي المادة التي تسبب احتراق رأس عود الكبريت :
يتكون بشكل رئيسي من كلورات
البوتاسيوم و هي المادة التي تسبب احتراق رأس عود الكبريت .
مادة مؤكسدة مثل كلورات البوتاسيوم
مادة تزيد الاحتكاك مثل مسحوق الزجاج
مادة صمغية تربط مكونات العجينة
4- مادة قابلة للاشتعال مثلا احدى مركبات الكبريت ( كبريتيدات
بشكل عام ) مثل كبريتيد الانتيمون Sb2S3
كيف يعمل عود الثقاب :
يتكون
سطح القدح من الرمل ومسحوق الزجاج ومادة الفسفور الأبيض, ويتكون رأس عود الثقاب من
الكبريت ومسحوق الزجاج وعامل مؤكسد .
16 KClO3(s) + 3
P4S3(s) → 16 KCl(s) + 3 P4O10(s) + 9 SO2(g)
العامل
المؤكسد هو المادة الكيميائية التي تأخذ الالكترونات من مادة كيميائية اخرى,
العامل المؤكسد الشائع لدينا هو غاز الاوكسجين. تحترق الاشياء بشكل اسرع في غاز
الاوكسجين بالمقارنة مع الهواء .
عندما
يتم شحذ عود الثقاب على سطح القدح فان الاحتكاك الناتج يولد حرارة تكفي لتحويل
كمية صغيرة من الفسفور الاحمر الى الفسفور الابيض, الذي يشتعل في الهواء .
ان
كمية الحرارة المتولدة تكفي لبدأ تفاعل كيميائي الذي يستعمل العامل المؤكسد لتوليد
الاوكسجين .
الحرارة
والاوكسجين تسبب اشتعال الكبريت على شكل لهب الذي ينتقل بدوره الى العود الخشبي .
عود
الثقاب الاعتيادي يعمل بنفس المبدأ ولكن بدلا من اضافة الفسفور الى سطح القدح, يتم
اضافته الى رأس عود الثقاب .
يمكن تمييز الفرق بين النوعين من خلال الوان رأس عود الثقاب, حيث يكون عود الثقاب الآمن بلون واحد, بينما عود الثقاب الاعتيادي يحتوي على لونين احدهما للفسفور واللون الاخر للعامل المؤكسد.
هل إحتراق عود الكبريت تغير فيزيائي أم كيميائي ؟
تقريبًا
جميع تفاعلات الاحتراق هي تفاعلات كيميائية، ولذلك عندما يحترق الكبريت يكون
تفاعلًا كيميائيًا حيث يتفاعل الكبريت مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين ثاني
أكسيد الكبريت الغاز السام عديم اللون، كما ويعتبر حرق الأخشاب تغييرًا كيميائيًا
حيث يتم تكوين مواد جديدة لا يمكن تغييرها مرة أخرى , فعلى سبيل المثال، إذا تم
حرق الخشب في مدفأة فلن يكون هناك خشب بعد الآن ولكن رماد، فالتفاصيل الخاصة التي
لا تتغير في مادة ما دون تكوين مواد جديدة تسمى الخصائص الفيزيائية , أذا أحتراق عود الكبريت هو تفاعل كيميائي و ليس تغير فيزيائي .
يحتوي رأس عود الثقاب على الفوسفور الاحمر , ماهو الفوسفور الاحمر ؟؟؟ و بماذا يتميز الفوسفور الاحمر عن الاسود ؟
ما يميّز الفوسفور الأحمر عن الأبيض هو وجود بنية بوليميرية،
يمكن النظر إليها أنّها مشتقّة من P4، حيث تنفصم رابطة P-P واحدة، وتنشأ رابطة جديدة مع رباعي وجوه مجاور، ممّا يؤدّي إلى الحصول على
بنية شبه متسلسلة. يُستحصَل على الفوسفور الأحمر بتسخين الشكل الأبيض إلى درجات
حرارة تفوق 250 °س، أو بتعريض الفوسفور الأبيض إلى ضوء الشمس بمعزل عن أكسجين
الهواء يكون الشكل الأحمر إبّان التشكّل مادّةً لابلّورية، والتي تتحوّل إلى شكل متبلور مع استمرار التسخين؛ بالتالي
فإنّ الشكل الأحمر هو شكل وسطي بين الفوسفور الأبيض والفوسفور البنفسجي. يكون
الفوسفور الأحمر المحضّر حديثاً ذا تفاعلية كيميائية جيّدة ويشتعل عند حوالي
الدرجة 300 °س؛لكنّه يبقى أكثر استقراراً من الفوسفور الأبيض. يؤدّي التخزين أو التعرّض المطوّل للحرارة إلى دكون لونه
(الفوسفور البنفسجي)، بحيث يصبح الناتج الحاصل أكثر استقراراً ولا يشتعل تلقائياً
عند التماس مع الهواء.
ملاحظة :
يغطى راس عود الكبريت بعجينة تتكون من التالي :
1- مادة مؤكسدة مثل كلورات البوتاسيوم
2- مادة تزيد الاحتكاك مثل مسحوق الزجاج
3- مادة صمغية تربط مكونات العجينة
4- مادة قابلة للاشتعال مثلا احدى مركبات الكبريت ( كبريتيدات بشكل عام ) مثل كبريتيد الانتيمون Sb2S3
احتكاك عود الثقاب بسطح علبة الثقاب المحتوية على red phosphorus الفوسفور الأحمر وبودرة الزجاج والصمغ إلى تفاعل كلورات البوتاسيوم مع الفوسفور وإنتاج كمية من الحرارة تكفي لاحتراق الكبريت في رأس عود الثقاب. ينتج ايضا عن هذا الاحتراق الفوسفور الأبيض ويؤدي هذا الاحتراق إلى يؤدي تحلل decomposition كلورات البوتاسيوم وإنتاج مزيد من الأكسجين والذي يحافظ على استمرارية التفاعل مما يؤدي لاحتراق الجزء الخشبي من عود الثقاب ويعطي اللهب المطلوب
وأما المعادلة فهي
16 KClO3(s) + 3 P4S3(s) → 16 KCl(s) + 3 P4O10(s) + 9 SO2(g)
ولذلك فالرائحة التي تشمها هي رائحة
ثاني أكسيد الكبريت SO2 وللعلم فبعض أنواع أعواد الثقاب تحتوي ايضا على مادة ثلاثي كبريتيد الأنتيمون
antimony trisulphide
التي تزيد من شدة التفاعل. أخيرا فبعض أنواع أعواد الثقاب تحتوي على كل المكونات في الرأس ويكفي أن يتم حكها بأي سطح حتى يبدأ التفاعل
ملاحظات :
الفوسفور الذي يمكن العثور عليه في علبة الكبريت عادةً هو فوسفور أبيض . الفوسفور الأبيض هو مادة كيميائية سامة وقابلة للاشتعال بسهولة عند ملامستها للهواء. يتميز بلونه الأبيض الشفاف، وهو يكون عادة على شكل عصي أو أشرطة صغيرة. يجب التعامل بحذر شديد مع الفوسفور الأبيض لأنه يشكل خطرًا على الصحة والسلامة.
من الجدير بالذكر أن استخدام وتداول الفوسفور الأبيض تخضع لتنظيمات صارمة في العديد من الدول نظرًا لخطورته. يجب عدم محاولة استخراجه أو التعامل معه إلا إذا كنت متخصصًا مؤهلًا في المجال الكيميائي وتتوفر لديك التدابير الأمنية اللازمة للتعامل معه بأمان.
شاركنا
برئيك .........