РУБРИКА "ЧОМУ ТАК?". Чому вода не горить: "загадка" з нашого повсякденного життя

Вітаю друзі, якщо вам ваша дитина задає такі питання. Вона думає та розвивається! Цінуйте це!

Чому вода не горить?

І чорт забирай, а ви готові на них відповісти? Так так, відповісти на такі питання?! До мене нещодавно звернувся знайомий за допомогою в цьому питанні. Отже, ділюся із вами своїм досвідом в цьому плані. Ви ж не повинні вдарити у "багнюку лицем" перед дитиною. Бо вони все розуміють, і якщо не отримають від вас відповідей на такі прості питання, але на перший погляд, будуть шукати авторитет на стороні. Будьте уважні з цього приводу. Але сьогодні не про психологію дитини звісно.

Уявіть собі: ви стоїте біля багаття в лісі, навколо ніч, зірки мерехтять, а ви кидаєте гілку в полум'я і дивитеся, як вона спалахує. А тепер уявіть, що хлюпнете туди склянку води – і вогонь згасає з шипінням, ніби ображається. Чому так? Чому вода не горить, а навпаки, гасить все навколо? Я завжди дивувався цьому, коли був пацаном, і пробував підпалити калюжу – нічого, тільки сміх від друзів. Але ж вода – це H2O, водень і кисень. Водень вибухає, як у тих старих дирижаблях, а кисень робить будь-яке полум'я шаленим. То чому їхня комбінація така спокійна, ніби монах у монастирі? Давайте розберемося крок за кроком, бо ця штука не просто наука, а справжня пригода в світі атомів.

Спочатку про основи, але без шкільних нудотин. Вода – це молекула, де два атоми водню чіпляються за один атом кисню, ніби двоє хлопців за одну дівчину на дискотеці. Цей зв'язок міцний, як дружба після армії. Щоб розірвати його, треба вкласти купу енергії – нагріти, пропустити струм чи щось таке. А горіння? Горіння – це коли речовина реагує з киснем, виділяючи тепло і світло. Водень горить активно: з'єднується з киснем і утворює... воду! Так, вода – це продукт горіння водню. Уявіть, ви спалюєте дрова, і з них виходить дим і попіл. От вода – це "попіл" від водню. Вона вже "згоріла", тому не може горіти вдруге. Якби вода горіла, то ми б жили в пеклі, де океани палають, а дощі – як вогняні стріли. Брр, страшно подумати.

Але стоп, чому ж тоді водень такий вибуховий? Бо в чистому вигляді він шукає кисень, як вовк здобич. Згадайте Гінденбург, той дирижабль 1937 року – наповнений воднем, спалахнув миттєво через іскру. А в воді водень уже "зайнятий" киснем, вони в стабільному "шлюбі". Щоб розлучити їх, потрібен електроліз – це коли пропускаєш струм через воду, і вона розпадається на гази. Я сам пробував у гаражі з батарейкою і солоною водою – бульбашки водню і кисню, дивіться мій нещодавній пост про батарейки, там дуже схожі процеси. Якщо підпалити водень, бум! Але вода сама по собі – ні. Ось чому пожежники ллють воду на вогонь: вона охолоджує, блокує кисень повітря і не дає полум'ю поширюватися.

Фото

Бачите, як вода душить полум'я? Це не магія, а чиста фізика.

Тепер глибше в хімію, бо без неї ніяк. Молекула води – це V-подібна штука, з кутом 104,5 градусів між воднями. Кисень тягне електрони сильніше, тому вода полярна, як магніт – плюс і мінус. Це робить її універсальним розчинником, але для горіння? Ні, бо енергія зв'язків у воді вища, ніж у продуктах реакції. Горіння потребує, щоб реакція виділяла енергію, а не поглинала. У воді все навпаки: щоб розкласти її, треба дати енергію, а не взяти. Ентальпія утворення води – мінус 285 кДж/моль, значить, вона стабільна. Я не люблю формули, але це пояснює, чому вода не спалахує від сірника. Уявіть, якби вона горіла – наші клітини, де 70% води, вибухали б від будь-якого тепла. Ми б були ходячими бомбами!

Але є нюанси, які роблять цю тему ще крутішою. Наприклад, в екстремальних умовах вода може "горіти" – ну, не зовсім. У надгарячому парі, при тисячах градусів, вона розпадається, і водень може реагувати. Але це лабораторія чи зірки, не наш світ. Або візьміть важку воду, з дейтерієм – вона теж не горить, але використовується в ядерних реакторах. Цікаво, правда? Я читав про експерименти, де воду розкладають лазерами чи каталізаторами, щоб добути водень для палива. Уявіть авто на воді: заливаєш з крана, і їдеш. Але поки що це мрії, бо електроліз жере більше енергії, ніж дає.

Фото

Ось як виглядає простий експеримент з електролізом – два електроди, і гази булькають. Спробуйте вдома, але обережно, водень вибуховий.

Тепер про кисень. Він – король горіння, без нього нічого не горить. Але в воді кисень зв'язаний, не вільний. Вільний кисень – O2, а в воді – частина молекули. Тому вода не підтримує горіння сама, але може постачати кисень у реакціях, як у ржавінні заліза. Залізо "горить" повільно з киснем з води, утворюючи іржу. Але це не полум'я, а окислення. Чому ж деякі речовини горять у воді? Магній, наприклад – горить навіть під водою, бо реагує з нею, витісняючи водень, який потім спалахує. Я бачив відео: шматок магнію кидають у горячу воду, і феєрверк! Але вода сама не горить, вона жертва.

Давайте подумаємо про природу. Океани – величезні басейни води, і жодного разу не спалахнули. Чому? Бо стабільність. Еволюція зробила воду основою життя саме тому, що вона не реагує на все підряд. Вона кипить при 100 градусах, замерзає при нулі – ідеально для Землі. Якби вода горіла, життя б не виникло. Уявіть риб, що плавають у вогні – абсурд. Або дощ, що запалює ліс. Ні, природа розумніша. Я люблю думати про це, сидячи біля річки – вода тече, не поспішає, не горить, вчить спокою.

Але є й темні сторони. В промисловості водень з води – ключ до чистої енергії. Сонячні панелі генерують струм, розкладають воду, водень в паливні елементи – і тільки вода на вихлопі. Tesla і Toyota вже граються з цим. Але чому не масово? Бо дорого, неефективно. Треба кращі каталізатори, як платина, але вона рідкісна. Я мрію, що одного дня ми будемо їздити на воді, і забруднення зникне.

Фото

Подивіться, як горить чистий водень – чисте полум'я, без диму. Краса! (див. фото вище)

Ще факт: у космосі вода – золото. На Місяці шукають лід, щоб розкласти на паливо. Ракети на водні – це майбутнє. А на Землі? Ми витрачаємо воду, ніби вічну. Але якщо глобальне потепління, океани піднімуться, але не загоряться. Ха, іронія. Я завжди кажу друзям: цінуйте воду, бо без неї – кінець. Вона не горить, але без неї все згорить від спраги.

Тепер про молекулу детальніше.

Фото

Ось як виглядає H2O – проста, але геніальна. Водневі зв'язки роблять воду рідкою при кімнатній температурі, а не газом, як мав би бути. Це дозволяє океанам існувати. Без цього – планета пустеля. Чому не горить? Бо ці зв'язки – бар'єр. Треба 2000 градусів, щоб розкласти пар. У звичайному вогні – ні.

Подумайте, чому вода має кутову а не лінійну будову?! - пишіть коментарі, що думаєте про це.

Підсумовуючи, вода не горить, бо вона вже "згорілий" продукт, стабільна, енергетично вигідна. Це робить її ідеальною для життя. Наступного разу, коли п'єте воду, подумайте: це диво, що не спалахує. Я написав це, бо сам фанатію від таких "загадок". І я завжди радий вам допомогти в цьому. Якщо зачепило, поділіться в коментах – чому ще вода крута? Життя – як вода: тече, не горить, але гасить проблеми. До зустрічі!

PS: знаєте, про воду можна прочитати цілий курс цікавих лекцій - подумаю про це. Навіть є ідея написати книгу "ВОДА - В НАШОМУ ЖИТТІ". Є про що розповісти...