第四节 燃烧和缓慢氧化　

对火的认识

　　人类对火及燃烧现象的实践经验，至今最少也有五十万年以上的历史。

　　古希腊的赫拉克里特曾把整个世界都看成是"一团永恒的活火"。那时，火之所以被看成是万物之源，原因很多。草木之类及各种可燃物在燃烧时常有大量的火从中冒出来便是原因之一。而更重要的还在于火能促成物质的转化，似乎火能化育万物。所以炼金术士们也是由于看到火既然能使物质千变万化，因而希图用它来变革其他金属成为黄金。总之，在古代人看来，火是一切事物中最积极、最活跃、最能动、最容易变化的东西，整个世界就在烈火中永恒不息地变动着。但由于科学技术条件的限制，那时是不可能再进一步追究火的本质的。

　　自十七世纪末至1774年法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧学说的大约一百年间，欧洲曾流传着一种"燃素说"，而且占着统治地位。

　　在燃素说提出以前，已经有很多人对燃烧现象进行了认真的观察，发表了各种议论。例如十五世纪意大利人达·芬奇曾注意到：在燃烧时，若无新鲜空气补充，则燃烧就不能进行，也就是说燃烧现象与空气的存在有必要的联系；1630年法国医生雷伊更进一步注意到金属锡和铅经煅烧后都增加了重量。他认为这是因为空气凝结于锡烬的缘故，如同干燥的沙吸收水分而变得更重一样。后来1664年英国的物理和化学家，固体弹性定律的发现者胡克（Robert·Hooke，1635-1703）认为火焰是引起化学作用的混合气体，他并指出没有空气不能燃烧。但他仍然相信燃烧时燃烧体中有炼金术士所谓的燃烧性"硫素"放出。

　　到了十七世纪下半叶，形而上学、机械唯物论的自然观基本形成。不可再分的物质微粒和机械的力成了一切自然现象的基础。为了阐明物质的种种属性，人们往往"举出某一种什么力--重力、浮力、电触力等等加在所有不能解释的现象上，以为这样就把这些现象都解释了，如果这些不适用，就举出某种人所不知的东西：光素、热素、电素等等。

　　火是什么呢？英国著名化学家波义耳既坚决反对把火看成是热、干两种原性的化身的错误见解；又反对炼金术士和经院哲学把火看成是从物体中分解出来的神秘观念。在他看来，火应当是一种实实在在的，由具有重量?quot;火微粒"所构成的物质元素。从这一点出发，他认为，植物、燃料在燃烧时，他们的极大部分都变成火素散失到空气中去，只留下了同原物体本身的重量相比是微不足道的灰烬。1603年他在密闭的容器内煅烧金属铜、铁、铅、锡等，仔细定量地研究了他们在煅烧后增重的情况。最后他认为：在金属被煅烧时，从燃料中散发出来的火微粒，穿透过容器壁，钻进了金属，并与他们结合而形成了比金属本身要重的煅灰。所以他对金属经煅烧而加重的解释可用下式表达：金属十火微粒=煅灰。

　　在这个基础上，如果他能继续深入一步，是有可能对火和燃烧现象的认识取得较大突破的。但波义耳在实验中只注意到密闭容器里的金属重量增加的一面；而忽略了同时考察和金属密切接触着的空气是否也发生了什么变化。结果，为了说明实验事实，只好找了一个"火微粒"来充数。他在实验上观察的片面性，使他未能正确揭示火和燃烧现象的秘密。

　　此外，英国医生梅猷（J．Mayow，1635-1679）在1674年曾发表对燃烧现象的议论。
他的认识在那个时代是相当先进的。他曾将燃烧着的蜡烛和樟脑以及小鼠置于水面上，然后覆以倒置的瓶，发现瓶中的空气体积逐渐减少，他认为这说明其中一部分物质被燃烧和呼吸所消耗掉了；而剩余下来的一部分又经他观测，发现比空气稍轻。他又经研究，发现火药能在水下燃烧。因此他认为，在硝石中也存在那种空气中的助燃成分，所以他称这种成分"硝气精"。他并且认识到，金属锑经煅烧或用硝酸处理后都会加重，而且得到相同的物质，这是由于锑吸收了硝气精的结果。但他并不认为空气是两种气体的混合物，他仍设想空气是一种元素物质，而硝气精则是附着在空气的微粒上，可是他又未能从空气中把硝气精提取出来。

　　但在当时，这些关于燃烧的新见解，究竟还是个别的，燃烧给人们的最普遍的感觉还是：物体燃烧时好象有某种东西从中逃走了。

化学灭火

　 家里煮饭、取暖，工厂里烧锅炉，都少不了火。人离了火是不行的。但是，如果用火时不小心，就会造成火灾。因此，我们必须注意防火，在发生火灾时，要会使用灭火机，及时把火扑灭。

　 新建住宅的门框边，往往挂着一个密封的玻璃球，那是四氯化碳灭火弹。

　 学校、商店、工厂里，在显眼的地方，墙上都挂着刷红漆的钢筒，那是泡沫灭火机。油漆店、汽油站、化学实验室的灭火机常常连着一个喇叭口的圆筒。发生火灾时，在报告消防队的同时，要迅速从墙上摘下灭火机，赶到现场。只要把灭火机倒立过来，马上就会有一股强大的气流从喷嘴里喷射出来，对准火焰扫射，熊熊烈火就可以很快扑灭了。这股强大的气流是二氧化碳气。它既不能燃烧，又不帮助燃烧，还比空气重得多。二氧化碳盖在燃烧物质的上面，就象盖了一层棉被，使燃烧物质和空气隔绝开来。燃烧得不到氧气，无法再继续下去。于是，火被扑灭了。

　 灭火机里这么多二氧化碳气是从什么物质变化来的呢？

　 原来，钢筒里贮藏着两种化学物质（ 对初中生说）：碳酸氢钠和硫酸。平时，这两种物质用玻璃瓶隔开分住两处，各不相扰。当灭火机头倒过来时，它俩混到一块儿，发生化学反应，产生大量二氧化碳气。把硫酸换成硫酸铝（ 对高中生说），再配上点发泡剂，就成为泡沫式灭火机。它也同样产生二氧化碳气流，同时带有大量泡沫，可以飘在油面上帮助灭火。

　 喇叭口的灭火机，里头不装化学药品，直接装着二氧化碳，那是用强大的压力把二氧化碳压进钢瓶，使它变成液体。二氧化碳气变成液体以后，体积缩小很多。这样，一个不大的钢瓶内的液体二氧化碳，再变成气体时，就可以充满好几个房间。象液化石油气罐一样，灭火机平时紧闭阀门。救火时一拧开阀门，强大的二氧化碳气流就通过连接着的喇叭口向火焰喷去。这带喇叭的圆筒，就是二氧化碳灭火机。

　 前面说过的灭火弹里装的是四氯化碳。四氯化碳灭火的道理和二氧化碳一样。平时四氯化碳是液体，在火焰附近遇热，很容易变成气体。它比同体积的空气重得多，也能紧紧地包围住火焰，隔断氧气的来路。四氯化碳灭火效果很好，由于它不导电，尤其适用于电线、电器着火时的扑救。居民住宅备上它，有点小火用它来扑灭，见效快，还不污损室内陈设。

难扑灭的火焰

　　某工厂仓库中堆放的镁粉正在燃烧，放出耀眼的白光。隔壁就是化学药品仓库，如果不及时扑灭，势必要发生更大的火灾事故。保管员小张用二氧化碳灭火器去灭火，不但没有把火扑灭，反而着得更旺。后来用水浇，也无济于事。最后，还是有经验的消防队员用很普通的方法就把火扑灭了，避免了一场重大的火灾发生。请想一想，消防队员是用什么方法把火扑灭的？

　　答案
　　有经验的消防队员用大量的黄沙去灭火，使燃烧的镁粉与空气隔绝，达到灭火的目的。为什么只能用黄沙呢？因为二氧化碳会和镁反应。镁可以在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和单质碳。在高温下镁也可以和水反应生成氧化镁和氢气。