
火柴很危險。它們遊走在安全無害地放在盒子裡和隨時可能爆炸的邊緣。最危險的化學物質之一就是那些只需要受到衝擊或摩擦就會燃燒的物質。然而,火柴的設計初衷恰恰就是利用這種特性。因此,現代火柴巧妙地設計了兩個步驟才能點燃:首先,點火器(無論是隨處可擦火柴的尖端還是安全火柴的摩擦面)中的化學物質必須與火柴頭中的燃料混合;其次,點火器必須通過摩擦產生的熱量加熱到臨界溫度以上。
- 部門:灰質
- 時間: 5小時
- 費用:約 50 美元
- 難度:安全 | | | | |危險(編按:5/5)
經過多年艱苦卓絕(且痛苦不堪)的研究,最終發現,關鍵在於使用紅磷作為引燃物,並以氯酸鉀、硫磺和黏合劑的混合物作為燃料。紅磷本身相當穩定,但微量的紅磷會在摩擦生熱的作用下轉化為極不穩定的白磷。白磷的壽命極短,僅存在極短的時間,如果將其帶入燃料混合物中,就會發生劇烈反應,從而引燃火柴。
注意!西奧多·格雷是一位接受實驗室安全操作訓練的科學家。請勿在家嘗試此實驗。想了解更多關於格雷的科學研究工作,請造訪他的網站。
市售火柴為了確保其保存期限長、易於點燃,添加了許多特殊的成分。但我決定自己做一批時,只用了埃爾默膠水。在幾次嘗試失敗後,我終於做出了可以隨處點燃的火柴:將氯酸鉀和膠水混合成糊狀,然後塗抹在八分之一英寸木棍的兩端。接著,我把它們放進烤箱烘烤至硬化。至於點火器,我用膠水和紅磷混合製成類似的糊狀物,塗抹在火柴頭上。再次烘烤後,就完成了。而且它們真的能用!
警告:膠水至關重要——它能將兩種活性成分分開。如果直接混合紅磷和氯酸鉀,很可能在混合過程中(而非混合後)發生的爆炸中導致你受傷或失明。經驗豐富的煙火技師絕對不會使用這種混合物——其他化學物質效果更好,而且不會造成手部損傷。化學家示範這兩種化學物質的揮發性時,會用羽毛在平整的鐵板上(絕不在容器中)混合它們,並戴上全臉防護罩和厚皮手套。雖然危險,但只有這種用膠水固定的混合物才具有製作有效火柴所需的固有不穩定性。
紅磷是火柴的原料,但白磷簡直是邪惡之物。它在空氣中會發光,是煉金術士最偉大的發現之一,但它只要看你一眼就能要你的命。下個月我們將用它來製作一個桌面太陽。
本文已更新。原文刊登於2006年1月《大眾科學》雜誌。