Из чего делают спички и почему они горят

Из чего делают спички и почему они горят?

Из чего делают спички и почему они горят?

Первые настоящие спички были изобретены 10 апреля 1833 года, когда в массу для спичечных головок был введён жёлтый фосфор. Именно этот день и считается днём рождения первой спички.

В русском языке слово «спичка» является производным от старорусского слова «спички» — множественной формы слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Первоначально это слово обозначало деревянные гвозди, которые использовались при изготовлении обуви (для крепления подошвы).

Поначалу для обозначения спичек использовалось словосочетание «зажигательные (или самогарные) спички», и только после широкого распространения спичек первое слово стало опускаться, а потом и вовсе исчезло из обихода.

Рождение спички

Так обстояло дело вплоть до начала XIX века, но пытливые умы постоянно вели поиск более рациональных и простых путей к живому огню. Много исканий и трудов потребовалось от учёных и умельцев-мастеровых, прежде чем в руках человека вспыхнула спичка. Этот ныне не заменимый предмет вошёл в наш быт, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы. Только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек почти в том виде, что дошёл до нас.
Полагают, что первоначально спички были изобретены в Китае в 577 году. При тяжелейших обстоятельствах люди, оставшиеся без огня в условиях военной осады, сумели решить проблему, изготовив некое подобие спичек из палочек сосны, пропитанных серой. Их описание можно найти в книге Тао Гу «Доказательства чрезвычайного и сверхъестественного». Не прошло и 700 лет, и китайские спички уже продавались на рынке в городе Ханчжоу.
Первые европейские спички были изобретены только в 1805 году французским химиком Шанселем. Но ещё в 1680 году известный ирландский физик Роберт Бойль покрыл фосфором небольшой листок и потёр о него деревянную палочку с серной головкой. В результате вспыхнул огонь. Палочки для спичек бывают как деревянные из мягких пород дерева (липа, осина, тополь), так и картонные и восковые (хлопчатобумажный жгут, пропитанный парафином). По методу зажигания спички делятся на тёрочные, которые зажигаются при трении о специально выполненную шероховатую поверхность спичечного коробка (тёрку), или бестёрочные, которые вспыхивают при трении о любую поверхность, например о подмётку. Первые же спички Шанселя имели головку из смеси серы, бертолетовой соли и служившей для окраски головки в красный цвет киновари. Их зажигали или при помощи увеличительного стекла от солнца, или путём капания на головку концентрированной серной кислотой. Но такие спички были опасны в упо треблении и очень дороги.

Какими свойствами должна обладать спичка

Помимо всем известной способности воспламеняться в результате трения о коробок, спички обладают следующими свойствами:

  • уголек сгоревшей части соломки не тлеет, что необходимо для пожарной безопасности;
  • пламя, возникшее на головке, не гаснет сразу, а переходит к соломке;
  • шлак от сгоревшей головки не осыпается;
  • намазка воспламеняется не полностью (лишь в месте контакта с головкой).

Все эти условия выполняются благодаря особому составу спичек. Притом даже самую простую часть — соломку — пропитывают специальными химическими веществами.

filaretuos

Друзья и враги

Про спички !

Спички — относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы.

Но только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек .

В 1669 году алхимик Хеннинг Бранд, пытаясь создать философский камень, получил при выпаривании смеси песка и мочи вещество, светящееся в темноте, названное позже фосфором. Следующий шаг в истории изобретения спички был сделан английским физиком и химиком Робертом Бойлем (соавтор закона Бойля-Мариотта) и его ассистентом Готфридом Хауквейцем: они покрыли бумагу фосфором и провели по нему деревянной щепкой, покрытой серой.

После изобретения французским химиком Клодом Бертолле бертолетовой соли (хлорат калия) его соотечественником Шанселем была создана так называемая «французская зажигательная машина»: хлорат калия вместе с серой, смолой, сахаром и гуммиарабиком (смола акации, вязкое клеящее вещество) наносился на деревянную палочку, и при соприкосновении с концентрированной серной кислотой происходило зажигание, иногда носившее взрывной характер.

Химик Вагеманн из Тюбингена использовал в 1806 году изобретение Шанселя, но добавил к серной кислотекусочки асбеста для замедления процесса горения . Созданная им в Берлине фабрика была первым крупным производством по изготовлению зажигательных устройств. В 1813 году в Вене была зарегистрирована первая в Австро-Венгрии спичечная мануфактура Mahliard’а и Wik’а по производству так называемых химических спичек. Подобными химическими спичками пользовался Чарлз Дарвин, раскусывая с риском обжечься ампулу с кислотой.

В 1832 году в Вене были изобретены «сухие спички». Химик Леонард Тревани покрыл головку деревянной соломки смесью бертолетовой соли с серой и клеем, зажигались эти спички трением о шероховатую поверхность ; однако иногда головка воспламенялась со взрывом.

Изобретателем первых фосфорных спичек стал юный француз Шарль Сориа. В 1831 году девятнадцатилетний экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления ее взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Температура воспламенения таких спичек оказалась небольшой — 30°С. Сориа попытался получить патент, но у него не оказалось денег для его регистрации , так что спустя год фосфорные спички были созданы вновь немецким химиком Я. Каммерером.

В Россию первые фосфорные спички были привезены в 1836 году, стоили они дорого — рубль серебром за сотню. Первая отечественная фабрика по производству спичек построена в Петербурге в 1837 году, а в 1842 году в одной Петербургской губернии существовало 9 спичечных фабрик, ежедневно производивших 10 миллионов спичек. Цена на спички резко снизилась до 3—5 копеек медью за сто штук .

К середине XIX века производство спичек в России стало носить характер кустарного промысла, поскольку было обнаружено, что спички в значительном количестве могут быть изготовлены и в домашних условиях. Однако легкая воспламеняемость фосфора приводила к пожарам. При перевозке спички нередко загорались от трения. На пути спичечных обозов полыхали пожары: обезумевшие лошади с горящими повозками приносили немало бед.

В 1848 году последовал указ Николая I изготавливать спички только в столицах и упаковывать их в жестяные банки. Из-за ядовитости белого фосфора работа на спичечных фабриках грозила рабочим фосфорным некрозом, вызывавшем, в частности, воспаление и кровотечение десен .

Промышленное производство первых безопасных спичек было начато в Швеции в 1855 год у Йоханом Лундстремом и стало возможным благодаря открытию в 1844 австрийским химиком Антоном фон Шроттером (Anton von Schrotter, 1802—1875) неядовитого аморфного фосфора. Головка безопасных спичек содержала не все вещества, необходимые для воспламенения: аморфный (красный) фосфор наносился на стенку спичечной коробки. Поэтому спичка не могла зажечься случайно. В состав головки входил хлорат калия в смеси с клеем, гуммиарабиком, толченым стеклом и диоксидом марганца. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. В том же 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже .

Читайте также  Стабилизатор тока на lm358

Современные деревянные спички изготовляются : Небольшие осиновые или сосновые чурки либо щепятся, либо штампуются спичечной машиной. Спички последовательно проходят через пять ванн, в которых производится общая пропитка противопожарным раствором, на один конец спички наносится грунтовой слой парафина для воспламенения древесины от спичечной головки, поверх него наносится слой, образующий головку, на кончик головки наносится второй слой, головка еще опрыскивается упрочняющим раствором, защищающим ее от атмосферных воздействий.

При изготовлении спичек сначала с осиновых брёвен лущится шпон — срезается тонкий слой по всей длине бревна, затем шпон укладывается слоями и рубится ножами, в результате чего получается спичечная соломка. Соломки пропитываются растворами против тления, сушатся, шлифуются и поступают в спичечный автомат. Они устанавливаются в наборные планки транспортера, подогреваются, и часть соломки, позднее станущая головкой погружается в жидкий парафин. Далее упомянутая часть соломки несколько раз обмакивается в специальный состав — формируется головка спички. Спичечные соломки с головкой сушатся и поступают в ящики

Коробки изготовляются на коробкоклеильных автоматах. Внутренняя и внешняя коробки по европейской системе сначала вкладываются друг в друга, а потом наполняются спичками. Последний этап — нанесение намазки на внешнюю коробку

Современная спичечная машина (длиной 18 метров и высотой 7,5 метра) производит до 10 миллионов спичек за восьмичасовую смену.

«Спичка» происходит от формы множественного числа слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Изначально это слово обозначало деревянные обувные гвозди, в этом значении «спички» до сих пор существует в ряде диалектов. Спички, использовавшиеся для извлечения огня, поначалу назывались «зажигательные (или самогарные) спички».

В России 99% всех выпускаемых спичек — осиновые тёрочные спички. Тёрочные спички различного типа являются основным видом спичек во всем мире.

В других славянских странах, такого слова как «спички» вы не найдёте и вас ни кто не поймёт:

Сирник — спичка по украински
Вжигалица -по словенски
Запалка — по польски , чешски , белорусски и славацки
Шибица — по хорватски
Кибрит — по болгарски (так же и по турецки)

Особенности прибора

Заправку рекомендуется проводить до самого верха, а при поджигании следует зажимать открытое отверстие в корпусе. Это обеспечит сохранность бензина и не допустит его выплескивания. В китайских изделиях фитиль создан из обычной тряпки, поэтому при полном прогорании бензина ткань начинает тлеть. Уже после нескольких зажиганий тряпочка приходит в негодность.

Для того чтобы продлить срок службы изделия, необходимо заменить фитиль из тряпки на стеклотканевый или асбестовый. Некоторые заменяют фитиль другим элементом, который создан на основе стекловолокна. Проведение замены позволит увеличить продолжительность горения устройства до 5 минут.

Должен ли гореть коньяк? Существует мнение, что благородный коньяк может не гореть, объясняя феномен особенностями производства. Будто бы выдержанный в дубовых бочках на протяжении нескольких лет напиток впитывает дубильные вещества, препятствующие воспламенению. На самом деле такое утверждение неверно. Горят все алкогольные напитки крепче 30 градусов. Коньячные спирты, концентрация которых должна быть около 40%, горят ровным синим пламенем.

Коньяки различных марок часто используют, как основу для горящих коктейлей.

Спичка

Спи́чка — палочка (черенок, соломка) из горючего материала, снабжённая зажигательной головкой, служащая для получения открытого огня.

Слово «спичка» является производным от старорусского слова «спички» — множественной несчётной формы слова «спица» (заострённая деревянная палочка, заноза). Первоначально это слово обозначало деревянные гвозди, которые использовались при изготовлении обуви (для крепления подошвы к головке). В таком значении слово и сейчас используется в ряде регионов России. Первоначально для обозначения спичек в современном понимании использовалось словосочетание «зажигательные (или самогарные) спички» и только с повсеместным распространением спичек первое слово стало опускаться, а потом и вовсе исчезло из обихода.

По материалу спичечной палочки спички можно подразделить на деревянные (изготовленные из мягких пород дерева — осины, липы, тополя, американской белой сосны и т. п.), картонные и восковые (парафиновые — изготовленные из хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином).

По методу зажигания — на тёрочные (зажигающиеся при трении о специальную поверхность — тёрку) и бестёрочные (зажигающиеся при трении о любую поверхность).

В России наиболее распространёнными являются осиновые тёрочные спички, составляющие более 99 % выпускаемых спичек.

Тёрочные спички различного типа являются основным массовым видом спичек во всём мире.

Бестёрочные (сесквисульфидные) спички выпускаются в основном в Англии и США, в ограниченном количестве.

Температура пламени соответствует температуре воспламенения дерева, которая составляет примерно 800—1000 °C. Температура горения головки спички доходит до 1500 °C [1] .

Ранние открытия

Некое подобие спичек было изобретено в средневековом Китае. Это были тонкие щепочки с кончиками, пропитанными обыкновенной чистой серой. Зажигались они не путём чиркания, а путём соприкосновения с тлеющим трутом, и служили для облегчения процесса разжигания огня с помощью трута и огнива [2] . Эти «прото-спички» упоминаются в китайских текстах XIII—XIV веков. К XV веку эта новинка дошла до Европы [3] , но повсеместного распространения не получила. Подобные серные палочки стали использоваться в Европе только к XVII—XVIII векам, до тех пор, пока развитие химии не позволило их усовершенствовать.

История изобретений и открытий в химии в конце XVIII — начале XIX века, приведшая к изобретению различного типа спичек, достаточно запутана. Международного патентного права тогда ещё не существовало, страны Европы часто оспаривали первенство друг друга во многих проектах, и различные изобретения и открытия появлялись практически одновременно в разных странах. Поэтому имеет смысл говорить только о промышленном (мануфактурном) производстве спичек.

Спички Шанселя и Уокера

Первые спички сделал в 1805 году французский химик Жан Шансель, ассистент профессора Тенара. Это были деревянные спички, зажигавшиеся при соприкосновении головки из смеси серы, бертолетовой соли и киновари с концентрированной серной кислотой [4] . В 1813 году в Вене была зарегистрирована первая в Австро-Венгрии спичечная мануфактура Малиарда и Вика по производству химических спичек.

Ко времени начала производства серников (серных спичек) (1826) английским химиком и аптекарем Джоном Уокером (англ. John Walker ) химические спички были уже достаточно широко распространены в Европе. Дошли они и до России, например, в конце 1824 года А. С. Пушкин в письме брату из Тригорского в Петербург просит прислать ему серные спички [5] . Головки в спичках Джона Уокера состояли из смеси сульфида сурьмы, бертолетовой соли и гуммиарабика (камеди — вязкой жидкости, выделяемой акацией). При трении такой спички о наждачную бумагу (тёрку) или другую достаточно шершавую поверхность её головка легко зажигается. Спички Уокера были длиной (по разным сведениям) 2½ или 3 дюйма. Они упаковывались в оловянные пеналы, содержавшие 84 спички и лист наждачной бумаги, которые продавались за один английский шиллинг и назывались «congreves» (в честь изобретателя ракет Уильяма Конгрива). [6]

Спички Сориа

В 1830 году 19-летний французский химик Шарль Сориа изобрёл фосфорные спички, состоявшие из смеси бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Эти спички были весьма огнеопасны, поскольку загорались даже от взаимного трения в коробке и при трении о любую твёрдую поверхность, например, подошву сапога. В то время ходил английский анекдот, в котором целая спичка говорит другой, полуобгоревшей: «Видишь, чем кончается твоя скверная привычка чесать затылок!» Спички Сориа не имели запаха, однако были вредны для здоровья, поскольку белый фосфор очень ядовит, чем пользовались многие самоубийцы для сведения счётов с жизнью. Впрочем, основным недостатком спичек Уокера и Сориа была нестабильность зажигания черенка спички — время горения головки было очень мало.

Читайте также  Сколько саморезов в кг

Выход нашёлся в изобретении фосфорно-серных спичек, головка которых изготавливалась в два этапа — сначала черенок обмакивался в смесь серы, воска или стеарина, небольшого количества бертолетовой соли и клея, а затем в смесь белого фосфора, бертолетовой соли и клея. Вспышка фосфора зажигала более медленно горящую смесь серы и воска, от которой зажигался черенок спички. Эти спички оставались опасными не только в производстве, но и в использовании — погашенные черенки спичек продолжали тлеть, приводя к частым пожарам. Эту проблему удалось решить, пропитав черенок спички фосфорнокислым аммонием (NH4H2PO4). Такие спички стали называться импрегнированными (англ. impregnated — пропитанные) или, позже, безопасными. Для стабильного горения черенка его начали пропитывать воском или стеарином (позднее — парафином).

Спички Ирини [7]

В 1836 году в Вене австрийский химик, профессор Венского политехнического института Пауль Троттер Майснер изобрёл фосфорные спички, что стало значительным прогрессом. Его спички имели несколько существенных недостатков: так, от трения они могли самовозгораться, а если и горели, то с большим пламенем, разбрасывая в разные стороны искры и оставляя ожоги на руках и лице. На одной из лекций Майснер решил показать эксперимент, перетирая с порошком серы гипероксид свинца и пытаясь поджечь эту смесь, но она так и не загорелась. Один из учеников Майснера, Янош Ирини, понял, что фосфор бы давно воспламенился, и решил покрывать спичечные головки как раз оксидом свинца. Так появились спички, похожие на современные образцы — они горели бесшумно, не взрывались и зажигались проще по сравнению с другими образцами. Ирини продал своё изобретение купцу Иштвану Ромеру из Вены за 60 пенгё, и тот начал промышленное производство новых спичек, разбогатев благодаря этому. Часть этих средств была отдана самому Ирини, на них он уехал в Берлин учиться в Гогенхеймский экономический институт.

Шведские спички Лундстрема

В 1855 году шведский химик Йохан Лундстрем [en] нанёс красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Йохан Лундстрем патентует первую «шведскую спичку», дошедшую до наших дней почти без изменений. В 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже. Позднее фосфор был полностью выведен из состава головок спичек и оставался только в составе намазки (тёрки).

С развитием производства «шведских» спичек использование белого фосфора в спичках было запрещено почти во всех странах. До изобретения сесквисульфидных спичек ограниченное производство спичек с белым фосфором сохранялось только в Англии, Канаде и США, в основном для армейских целей, а также (до 1925 года) — в некоторых странах Азии. В 1906 году была принята международная Бернская конвенция, запрещающая использование белого фосфора при производстве спичек. К 1910 году производство фосфорных спичек в Европе и Америке было полностью прекращено.

Новые спички

Сесквисульфидные спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном. Они производятся в основном в англоязычных странах, главным образом для армейских нужд. Основой довольно сложной композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора (P4S3) и бертолетова соль. В конце XIX века спичечный бизнес превратился в шведский «национальный вид спорта». В 1876 году было построено 38 заводов по производству спичек, а в общей сложности работал 121 завод. Однако к началу XX века почти все они либо разорились, либо слились в большие концерны. В настоящее время спички, изготавливаемые в большинстве европейских стран, не содержат соединений серы и хлора — вместо них используются парафины и бесхлорные окислители.

Как использовать и заправлять

Некоторые люди не знают, как пользоваться вечной спичкой. На самом деле здесь всё предельно просто. Работать с ней ничуть не сложнее, чем с обычными спичками. Распишем для наглядности весь процесс:

  1. Выкрутить спичку из контейнера.
  2. Провести с легким нажимом навершием по магниевой полосе.
  3. Поджечь растопку или другой легко воспламеняющийся материал.
  4. Засунуть спичку в контейнер и плотно закрутить, чтобы бензин не вылился – из-за недостатка кислорода пламя моментально погаснет.

Как видите, работать с вечной спичкой ничуть не сложнее, чем с обычной.

Теперь перейдем к следующему вопросу – чем заправлять вечную спичку? Лучший вариант – бензин для зажигалок. Приобрести его можно во многих специализированных магазинах. Высокая степень очистки позволяет практически полностью избавиться от примесей, вызывающих неприятный запах при горении. Да и чадит такое топливо гораздо меньше, чем бензин с заправки.

Бензин для зажигалок отлично подойдет и для вечной спички

Поджигаем самогон

Сперва стоит определить количество напитка, которое требуется протестировать с помощью огня. Затем в него окунуть салфетку из бумаги и поднести ее к огню. Этот способ не единственный, протестировать самогон также поможет спичка и обычная ложка.

Итак, что расскажет огонь:

  1. Если пламя ровное, имеет синий цвет, хорошо и непрерывно горит, то крепость напитка около 40 градусов или больше.
  2. Если пламя горит слабо, прерывается, тухнет, а потом вновь поднимается — то крепость алкоголя ниже 40 градусов.

Алкоголь прекращает гореть — происходит это тогда, когда крепость его значительно снижается. Если идет отбор «хвостов», то их отбирают до тех пор, пока самогон хоть как-то горит. Когда он прекращает гореть, отбор завершают. «Хвосты» собирают, пока содержание спирта в алкоголе не снизится до 20–15 градусов.

То есть жидкость, в которой содержание спирта ниже 20–15 градусов, сложно назвать самогоном, но можно характеризовать, как алкоголь. В пример можно привести вино домашнего производства: в процессе изготовления этого напитка у винокуров нет цели «нагнать градус», а есть желание создать напиток высокого качества.

Первач, или первак, — крепкий и токсичный самогон с высокой концентрацией сивухи будет гореть хорошо, но при этом его не рекомендуют употреблять, используют только для технических нужд.

При дистилляции обратить внимание стоит не только на пламя, но и на другие характеристики самогона. Можно понюхать его: если алкоголь отличается неприятным запахом, то его придется перегнать еще раз. Повторная переработка уберет неприятный аромат, а заодно добавит напитку градусов.

Повторная перегонка может повысить этот показатель до 60–70 и улучшит качество напитка, сделает его более мягким на вкус.

К тому же при повторной переработке отбирать «головы» и «хвосты» не придется. Но чтобы не делить самогон на фракции, стоит подвергнуть его очистке — поместить в напиток таблетки активированного угля или кристаллы марганцовки.

Но самый качественный продукт можно получить, используя ректификатор. Этот прибор в домашних условиях позволяет производить спирт-сырец крепостью до 96 градусов. Такой алкоголь горит синим пламенем, которое сложно не заметить, в процессе горения не издает неприятного запаха. Его используют для изготовления наливок и настоек.

Читайте также  Твердость металла

Пожарная безопасность при работе с деревом

Природный материал легко охватывает пламя. Любой неосторожный поступок может повлечь неприятную или опасную ситуацию. Температуры возгорания древесины разные. Это зависит от породы. Но, они не слишком большие.

Для соблюдения безопасности, требуется делать следующее:

  • использовать мокрую штукатурку;
  • применять огнезащитные пасты;
  • делать облицовку;
  • использовать лаки, эмали;
  • наносить огнезащитный состав.

Это поможет обезопасить себя при работе с деревом.