Головки спички прошла интересные этапы своего развития. А началось все с того, когда высекание искр при ударе камня о кусок FeS 2 и поджигание ими обуглившихся кусков дерева или растительных волокон, было практически единым способом получения огня человеком.
Первые спички, основанные на химических реакциях, начали делать в конце 18 в. Вначале это были древесные лучинки, на кончике которых в виде головки закреплялись хлорат калия (бертолетова соль КСlO 3) и . Головка спички погружалась в серную кислоту, происходила вспышка и лучинка загоралась.
Важнейшим этапом развития химии на пути к современным спичкам было введение в состав массы спичечной головки (1833). Такие спички легко зажигались от трения о шероховатую поверхность. Однако при горении они создавали неприятный запах и главное, их производство было весьма вредно для рабочих. Пары белого фосфора приводили к тяжелейшему заболеванию – фосфорному некрозу костей.
В 1847 г. было установлено, что белый фосфор при нагревании в закрытом сосуде без доступа воздуха превращается в другую модификацию – . Он гораздо менее летуч и практически не ядовит. Вскоре белый фосфор в головках спичек был заменен на красный. Такие спички зажигались лишь при трении о специальную поверхность из красного фосфора, клея и других веществ.
Существует несколько разновидностей современных спичек. По назначению различают спички, зажигающиеся в обычных условиях, влагоупорные (рассчитанные на зажигание после хранения во влажных условиях), ветровые (зажигающиеся на ветру) и др.
При сгорании спички необходимо в целях безопасности получить нетлеющий уголек от соломки и удержать на нем раскаленный шлак от сгоревшей головки. Для устранения тления соломки и закрепления шлака от головки соломку пропитывают веществами, образующими на ее поверхности при горении пленку. Благодаря этой пленке прекращается сгорание угля. Она же закрепляет шлак от головки спички. В качестве противотлеющих веществ используют фосфорную кислоту и ее соль (NH 4) 2 НРO 4 .
Для обеспечения эффективного перехода пламени от головки к соломке последняя около головки пропитывается расплавленным парафином. Парафин легко воспламеняется при горении головки и дает яркое пламя, что важно в случае использования спички как источника света. Кроме того, он безопасен при хранении спичек, не выделяет при горении копоти, дыма или вредных газов.
За период более чем 150 лет химия головки спички насчитывает большое количество рецептур зажигательных масс. Они являются сложными многокомпонентными системами. В них входят: окислители (КСlO 3 , К 2 Сr 2 O 7 , МnO 2), дающие кислород, необходимый для горения; горючие вещества (сера, животные и растительные клеи, сульфид фосфора P 4 S 3); наполнители – вещества, предотвращающие взрывной характер горения головки (измельченное стекло, Fe 2 O 3); склеивающие вещества (клеи), которые одновременно являются и горючими; стабилизаторы кислотности (ZnO, СаСО 3 и др.); вещества, окрашивающие спичечную массу в определенный цвет (органические и неорганические красители).
Температура спичечных головок достигает 1500 0 С, а температура их воспламенения лежит в пределах 180–200 0 С.
Фосфорная (терочная) масса также является многокомпонентной. Она наносится на узкие боковые наружные стороны спичечной коробки. В состав наиболее распространенной терочной массы входят: красный фосфор, сульфид сурьмы (3) Sb 2 S 3 , железный сурик Fe 2 O 3 , пиролюзит MnO 2 , мел СаСО 3 , клей.
Следует отметить, что реакция, протекающая при сгорании головки спички, – это один из наиболее бурных и опасных химических процессов. Поэтому обращение со спичками требует к себе уважительного отношения.
В одной из статей, посвященных , для сокращения объема статьи не было сказано о том, из чего делают спички на заводе. Этому интересному вопросу посвятим данный отдельный пост.
Каков состав спички?
Спичка состоит из деревянной основы (соломки) и головки. Для изготовления её деревянной основы, которая называется “соломка”, используют осину или липу. Из бревен нарезаются чурбаки, очищаются от коры, а затем особым ножом по спирали срезается шпон толщиной 2,1 мм, который потом рубится на спички. На спичечном коробке наносятся полосы для зажигания – терки.
Для того, чтобы исключить тление уголька от соломки и закрепить шлак на головке, чтобы он не отлетал при горении и не прожигал одежду или, еще хуже, не попадал на тело, спичка пропитывается противотлеющими веществами. Эти вещества при горении спички, создают на ней защитную пленку. Таким веществом является фосфорная кислота и ее соль – диаммонийфосфат (NH4)2HPO4.Для улучшения горения соломки ее пропитывают небольшим количеством парафина.
Из чего делают головку спички?
В настоящее время зажигательную смесь головки спички образуют следующие вещества: для обеспечения кислорода при горении головки, в нее включают окислители (бертолетова соль KClO3, бихромат калия K2Cr2O7, пиролюзит MnO2); для поддержания процесса горения – горючие вещества (сера, клеи животного или растительного происхождения, сульфид фосфора P4S3); для предотвращения взрывных явлений при зажигании добавляют наполнители – стекольный порошок, оксид железа (III) Fe2O3); для склеивания горючей массы – клеи; для предотвращения нежелательных химических реакций – стабилизаторы кислотности (оксид цинка ZnO, мел CaCO3 и др.); для придания нужного цвета – красители.
Спичка, точнее ее головка, в момент возгорания дает температуру до 1500°C, а температура горения деревянной части находится в пределах 180-200°C.
Полоса для зажигания на спичечной коробке – фосфорная (тёрочная) масса, как правило состоит из следующего ряда компонентов: красный фосфор, сульфид сурьмы (III) Sb2S3, железный сурик Fe2O3, пиролюзит MnO2, мел CaCO3, клей.
Какие процессы протекают при зажигании спички о терку?
Благодаря трению спички о терку красный фосфор превращается в белый фосфор, который моментально дает вспышку от контакта с воздухом, пламя перекидывается на смесь бертолетовой соли и серы. В ходе горения этой смеси образуется сернистый газ SO2, дающий резкий удушливый запах. От головки, соответственно, пламя переходит на соломку, которая горит, оставляя уголь.
От простой маленькой палочки мгновенно рождается огонек. Но в том-то и дело, что спичка совсем не простая палочка, а палочка с секретом. А секрет ее в маленькой коричневой головке. Чиркнул коричневой головкой о коробок – вспыхнуло пламя.
Попробуй потереть ладошку о ладошку. Чувствуешь, как стало тепло твоим ладоням? Вот так и спичка. Ей тоже становится тепло от трения, даже жарко.
Но чтобы вспыхнуло дерево, этого тепла мало. Зато горючей головке вполне достаточно. Она загорается даже от небольшого нагревания. Поэтому спичку не нужно долго тереть о коробок, достаточно просто чиркнуть, и она раз – и вспыхнула. А потом от головки загорается деревянная палочка.
Когда появились спички
Спички придумали около 200 лет назад. В 1833 году была построена первая спичечная фабрика. До этого времени люди добывали огонь по-другому.
Первая зажигалка
В стародавние времена многие люди носили с собой в кармане железку – огниво, твердый камень – кремень и фитилек – трут. Чирк-чирк огнивом о кремень. Еще раз, еще, еще и еще… Искры так и сыпались. Наконец, удачливая искорка поджигает трут и он начинает тлеть. Чем не зажигалка? Только вместо одного-единственного предмета, как сейчас, древняя зажигалка состояла из трех предметов. В зажигалке тоже есть камешек, кусочек стали — колесико, есть и трут – фитилек, пропитанный бензином.
Спичка – тоже зажигалка
И спичка – тоже зажигалка. Маленькая,тоненькая, очень удобная зажигалка. Она тоже вспыхивает от трения. Шероховатый бочок коробки – ее огниво. А горючая головка – одновременно и кремень, и трут.
Высекать огонь – очень тяжелое дело. Люди все время придумывали разные приспособления для добывания огня. Но какую бы хитрость люди не придумывали, стараясь развести огонь, непременным условием для получения огня всегда было трение.
На первых порах спички были вредные и опасные:
- зажигались только от едкой кислоты;
- головки других надо было прежде обязательно раздавить особыми щипчикам;
- третьи же спички вовсе походили на крошечные бомбочки. Они не загорались, а взрывались с треском. Это фосфорные спички. При загорании образовывался ядовитый сернистый газ;
- одно время в качестве спичек использовались огромные и сложные стеклянные приборы. Приборы были очень дорогие и неудобные в эксплуатации, к тому же все эти спички сильно дымили…
Совсем недавно, около 100 лет назад, были изобретены «шведские» спички, которыми мы пользуемся и в наши дни. Это самые безопасные и дешевые спички из всех придуманных человеком. Вот такая история создания спичек.
Разновидности спичек
Путешественники, геологи, альпинисты берут с собой в поход сигнальные спички. Каждая горит маленьким факелом. Он яркий и горит разноцветным факелом: красным, синим, зеленым, желтым. Издалека видно.
У моряков есть в запасе громадные ветровые спичищи. Их сильное пламя не гаснет даже на буйном морском ветру.
Во время Великой Отечественной войны у наших солдат были огромные запальные спички. Ими поджигали бутылки с горючей смесью.
Вот сколько пользы от спички! Она и газовую плиту зажжет, и костер в поле разведет, и сигнал подаст, и танк врага уничтожит. Спичка в хороших руках сделает множество добрых дел. Но если вдруг она попадет в плохие руки, то несчастий не оберешься. В связи с этим необходимо объяснять детям, как опасны игры со спичками.
Самая большая спичка в мире
21 августа 2004 года в Эстонии была изготовлена и зажжена самая длинная спичка в мире. Она в 20 000 раз крупнее нашей обычной спички. Ее длина более 6 метров. Поднимал спичку грузовой подъемник.
А было время, когда простые спички еще не придумали. Чтобы согреться у костра или сварить мясо, нужен огонь. Но где его взять? А гроза на что? Молния зажигает дерево, вот тебе и огонь. Бери тлеющую головешку, неси домой, в пещеру и разводи там костер. Люди хранили этот «небесный огонь» как самое ценное сокровище, никогда не давали ему погаснуть. А потом научились добывать огонь и без грозы. Возьмут сухую дощечку потверже, сухую палочку покрепче, траву посуше. Вставят палочку в ложбинку дощечки – и принимаются изо всех сил вращать в ладонях. Семь потов прольют, пока трава начнет тлеть. Дальше легче: подуют – вспыхнет пламенем.
Первобытный человек огонь добывал трением. Он вращал с помощью ремня палочку, поставленную на кусок сухого дерева. Для того чтобы дерево вспыхнуло, его надо сильно нагреть. То есть и для получения огня надо очень долго и сильно тереть одну палочку о другую. И как же легко и просто стало развести огонь в наши дни благодаря изобретению спички!
, безусловно, можно отнести к одним из наиболее удивительных изобретений человечества. Пользуясь повседневно этим замечательным средством добывания огня, мы не задумываемся о том, сколько времени и сил было затрачено на создание этих обыкновенных спичек. Утомительный способ добывания огня остался в древности. На смену ему пришло огниво. И только в 1844 году миру поведали о создании спичек. Между спичками и огнивом существовало много попыток изобретения более удобного и практичного средства добывания огня. Еще в 1669 году Хеннинг Бранд, пробуя найти философский камень, получил светящееся в темноте вещество при выпаривании смеси мочи и песка. Позже это вещество назовут фосфором. Когда английский ученый Р. Бойль и его ассистент Г. Хауквейц проводили эксперимент, покрыв бумагу фосфором и проведя по нему сухой щепкой, покрытой серой, она вспыхнула.
В 1823 году Деберайнер создал зажигательный аппарат, который основывался на свойстве гремучего газа возгораться в присутствии опилок платины. Еще одну зажигательную машину изобрел француз Шансель. Произошло это после изобретения его соотечественником — известным химиком К. Бертолле хлората калия (бертолетовой соли). Смесь хлората калия, смолы, сахара, серы и смолы акации наносилась на деревянную палочку. Когда палочку соприкасали с каплей серной концентрированной кислоты, происходило резкое зажигание, носившее иногда взрывной характер. В солнечную погоду спичку можно было зажечь с помощью двояковыпуклой линзы. Такие спички были дорогими и опасными, т. к. серная кислота могла вызвать ожоги при воспламенении.
Во многих странах усилились попытки создать спички, конец которой был бы намазан химическим веществом, возгорающимся при определенных условиях. Более практичным был вариант возгорания спички при легком трении. Сера для этой цели не годилась, тогда обратили внимание на фосфор, полученный еще Брандом
. Фосфор был более горюч, чем сера. Однако он очень быстро выгорал, не успевая зажечь лучину. Когда к фосфору стали подмешивать вещества, выделяющие при нагревании необходимый для воспламенения кислород, все отлично получилось. Сегодня трудно утверждать, но, вероятнее всего, австриец Ирини первый предложил в 1833 году лучший рецепт зажигательной массы для первых фосфорных спичек, которые легко воспламенялись. Их стоило лишь чиркнуть о стенку. Свой рецепт Ирини предложил предпринимателю Ремеру, который тут же решил открыть спичечную фабрику.
Понимая, что чиркать спички о стену или носить их в кармане неудобно, Ремер решил упаковывать их в коробки. На одну сторону коробки клеили шершавую бумажку (бумагу предварительно макали в клей, а потом сыпали на нее толченое стекло или песок). Чиркая о бумажку или другую шершавую поверхность, спичка воспламенялась. 
Наладив производство спичек, Ремер заработал огромные деньги. Вскоре этим прибыльным делом занялись и другие фабриканты, в результате фосфорные спички стали ходовым и дешевым товаром. Со временем было найдено несколько разных составов зажигательной смеси. Основным недостатком фосфорных спичек являлась ядовитость фосфора. В течение нескольких месяцев рабочие отравлялись парами фосфора, производство спичек было вреднее даже шляпного и зеркального.
В 1847 году Шретером был открыт аморфный красный фосфор, который не был ядовитым. Теперь возникла задача побыстрее заменить им вредный белый фосфор. С этой задачей раньше других справился немецкий химик Бетхер. Смешав с клеем смесь из бертолетовой соли и серы, он нанес это на лучинки, покрытые парафином. Поверхность бумажки он смазал особым составом, в котором было немного красного фосфора. Новые спички не давали дыма, горели ровным желтоватым пламенем. Впервые спички начали выпускать в 1851 году шведы Лундстремы. Долгое время безопасные бесфосфорные спички назывались «шведскими». Выпуск и продажа фосфорных спичек со временем была полностью прекращена.
Из чего делают спички и почему они горят?
Ответ редакцииПервые 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.
Работа спичечной фабрики «Победа» в селе Верхний Ломов. Фото: РИА Новости / Юлия Честнова
Из чего делают спички?
Большинство предприятий по производству спичек делают их из осины. Кроме этого вида древесины, используют ещё липу, тополь и другие деревья. Специальная машина для изготовления спичек за восьмичасовой рабочий день может произвести до 10 млн экземпляров.
Почему спички горят?
Когда мы трём головкой спички о стенку коробка, начинается серия химических реакций. На коробок нанесена намазка. Она состоит из кpacнoгo фосфора, наполнителей и клея. При трении частицы кpacнoгo фосфора переходят в белый, он нагревается и загорается уже при 50 градусах. Сначала загорается коробок, а не спичка. Чтобы намазка на коробке не сгорела вся сразу, в её состав вводят флегматизаторы. Они поглощают часть выделенного тепла.
Половина массы головки — окислители, в частности бертолетова соль. При разложении она легко отдаёт кислород. Чтобы понизить температуру разложения бертолетовой соли, в состав массы добавляют катализатор — двуокись марганца. Основным горючим веществом является сера. Чтобы головка не сгорала слишком быстро и не разлеталась на части, в массу добавляют наполнители: молотое стекло, цинковые белила, железный сурик. Всё это связано вместе разными клеями.
Какие бывают спички?
Помимо обычных (бытовых) спичек, существует около 100 видов специальных спичек, различающихся размером, цветом, составом и степенью горения.
Самыми распространёнными видами являются:
Штормовые — горят даже под водой и на ветру (ветровые, охотничьи);
Термические — ими можно паять (сваривать), так как они испускают большое количество тепла;
Сигнальные — способны выделять цветное пламя;
Каминные и газовые — длинные спички для разжигания каминов и газовых плит;
Декоративные (сувенирные) — подарочные спички, часто имеют цветную головку;
Фотографические — используются для создания мгновенной вспышки.
Спички для туриста. Фото: РИА Новости / Антон Денисов
Для чего используют спички?
Спички предназначены для:
Получения открытого огня в бытовых условиях;
Розжига костра, печей, примусов, керогазов;
Зажигания стеариновых и восковых свечей;
Прикуривания сигарет, сигар и др.
Также спички используют и не по назначению:
Для занятий прикладными видами искусства при постройке домиков, замков, для изготовления декоративных поделок;
Для гигиенических целей (для чистки слуховых ходов ушных раковин);
Для ремонта радио-, аудио- и видеотехники (обмотанные ватным тампоном и смоченные в спирте спички применяются для протирки труднодоступных мест аппаратуры).
«Царь-спичка» длиной в 7,5 метра, которую изготовили в городе Чудово. Изделие претендует на занесение в Книгу рекордов Гиннесса. Фото: РИА Новости / Михаил Мордасов
1. Спички с разноцветными головками (красными, синими, коричневыми, зелёными и др.), вопреки существующему мифу, отличаются друг от друга только цветом. Горят они абсолютно одинаково.
2. Горючая масса для спичек когда-то готовилась из белого фосфора. Но потом выяснилось, что вещество это вредно для здоровья — образующийся при горении дым был ядовит, а для самоубийства было достаточно съесть всего лишь одну спичечную головку.3. Первая российская спичечная мануфактура была зарегистрирована в 1837 году в Петербурге. В Москве же первая фабрика появилась в 1848 году. Поначалу спички производились из белого фосфора. Безопасный красный фосфор стали использовать только в 1874 году.
4. Спичечный коробок советского/российского образца по ГОСТу имеет длину ровно 5 см, что позволяет с его помощью измерять размеры предметов.
5. С помощью спички можно вывести чернильное пятно с клеёнки. Для этого необходимо немного увлажнить загрязнённую поверхность клеёнчатой скатерти и потереть головкой спички пятно. После исчезновения загрязнения клеёнку необходимо смазать оливковым маслом, а затем вытереть ватным тампоном.
