لماذا لا تزال الشمس مشتعلةً من دون أكسجين؟ يساعد الأكسجين على احتراق الأشياء، مع أنه ليس قابلًا للاشتعال تلقائيًا.
من الأشياء الأولى التي نتعلمها في أي درس عن السلامة من الحرائق أن الأكسجين يغذي النار ويبقيها مشتعلة، اقطع إمدادات الأكسجين عن الحريق وستنطفئ النار!
ربما تعرف أيضًا أنه من الخطر جلب خزان أكسجين إلى حريق مشتعل – مثل الخزان المرتبط بأجهزة التنفس المحمولة- لأنه ربما يزيد اشتعال ألسنة اللهب.
إذن يساعد الأكسجين على احتراق المواد، لكن هل هو نفسه قابل للاشتعال؟ وهل يمكن الأكسجين أن يشتعل بالتقاط النار؟
ما الذي يجعل المواد قابلة للاشتعال؟
تحتاج المادة إلى مكون يتأكسد بسهولة بالأكسجين حتى تكون قابلة للاشتعال. لا يوجد نقص في العامل الطبيعي المؤكسد في الهواء من حولنا، أي الأكسجين. مثلًا، الإيثانول -أحد الكربوهيدرات الكحولية- يُعد قابلًا للاشتعال لاحتوائه على ذرات كربون قد تتأكسد إلى غاز ثاني أكسيد الكربون.
العامل الرئيسي الآخر الذي يجعل المادة قابلةً للاشتعال هو قابليتها للتطاير، فكلما كانت المادة متطايرةً أكثر، زادت قابليتها للاشتعال. من الأمثلة الممتازة على الهيدروكربونات المتطايرة القابلة للاشتعال الإيثانول والبوتان. عمومًا تُعد أي مادة تفقد ذراتها أو جزيئاتها المحبة للأكسجين قابلةً للاشتعال.
هل الأكسجين قابل للاشتعال؟
كلا، الأكسجين ليس قابلًا للاشتعال طبيعيًا، بل هو عامل مؤكسد يساعد المواد الأخرى على الاحتراق.
بافتراض أنك تبني مخبرًا معزولًا عن العالم الخارجي، أي لا تدخله أي شوائب أو غازات، ثم ملأته بالأكسجين النقي، فماذا تعتقد أنه سيحدث حال وصلت شرارة؟ لا شيء!
إذا كان الأكسجين قابلًا للاشتعال، فإن الشرارة ستضرم النار في هواء المخبر، لكن نظرًا إلى أن الأكسجين غير قابل للاشتعال، فإنه لن يشتعل تلقائيًا.
لكن لو وُجد في المخبر قطعة ورق صغيرة، فإنها ستسبب إضرام حريق واشتعال النيران فورًا، إذ سترتبط جزيئات قطعة الورق مع الأكسجين المحيط، أي أن الأكسجين هو العامل المؤكسد.
لا يُشترط الأكسجين لإشعال حريق، إذ يفي أي عامل مؤكسد بالغرض، يمكن العوامل المؤكسدة -مثل الكلور وبيروكسيد الهيدروجين وحمض الكبريتيك وحمض النيتريك- أن تشعل النار في الأشياء حال توفر الشروط المناسبة.
ولما كان الأكسجين يُعد العامل المؤكسد الطبيعي الأكثر شيوعًا، فيُفترض أن احتراق أي مادة يتطلب وجود الأكسجين.
سؤال شائع آخر يتعلق بالنار والأكسجين هو: «كيف تستمر النجوم والشمس بالاحتراق ما دام الأكسجين ليس موجودًا في الفضاء؟».
تواصل الشمس توهجها لأنها لا تحتاج إلى الأكسجين لتُبقي نارها حية، إذ إن ما يحدث على سطحها ليس احتراقًا كيميائيًا، بل اندماج نووي.
ببساطة، يحدث الاندماج النووي عندما تنضم نواتان أو أكثر ليتكون عنصر جديد بنواة أثقل. مثلًا، ينتج عن اندماج ذرتي هيدروجين معًا جزيء هيليوم.
لا تتطلب هذه العملية وجود الأكسجين، في الواقع هي لا تتطلب وجود أي مادة أخرى. فقط تتطلب قدرًا هائلًا من الضغط والحرارة -المتاحين بوفرة على سطح الشمس نظرًا إلى حجمها الهائل- إذ تنضغط ذرات الهيدروجين وتندمج مكونةً الهيليوم، وهي عملية ذاتية تصلح قصةً لفيلم خيال علمي.
باختصار، الأكسجين لا يشتعل تلقائيًا، لكنه يتسبب بإحراق المواد الأخرى وإضرام النار فيها، وقد يصبح الحريق هائلًا متفجرًا إذا وُجدت إمدادات وفيرة من الأكسجين.
اقرأ أيضًا:
كيف توصلنا إلى حقيقة عدم وجود الأكسجين في الفضاء دون التكنولوجيا؟
ترجمة: حلا بوبو
تدقيق: محمد أبو دف
مراجعة: أكرم محيي الدين
