铁在氧气中燃烧

时间:2024-06-26 07:44:08

“现在,让我们使用第三个盛满氧气的瓶子来做实验吧。我要在这个瓶子里燃烧一些铁,我并不像铁匠打铁一样先在熔炉中将铁烧到炽热,我只用一根火柴就能点燃它,就像点燃爆竹的火捻一样。”

爱弥儿好奇地问:“铁可以被火柴点燃吗?”

铁在氧气中燃烧

“当然可以,点燃爆竹的火捻也不会比这更容易。这儿有一根旧发条,是我从钟表匠那儿要来的。在进行这个实验时,这种形状的铁是最合适的,因为这样铁就可以最大面积接触氧气。如果没有旧发条,也可以使用最细的铁丝。现在,我用纱布将旧发条上的锈污擦去,并用炭火加热,使发条的质地变软一点儿。然后,我将它绕在一支铅笔杆上形成螺旋形,并将一端钉在一张作为瓶盖的圆形厚纸上,将另一端卷住一两根火柴,并拉长螺旋,使附有火柴的一端可以伸到瓶子中央。如果我们使用铁丝来做实验,也不能省略刚刚说的操作,即用纱布将铁丝擦净,用木杆将其绕成螺旋形,在螺旋形的一端卷上火柴。”

以上准备工作都已经妥当,第三个盛满氧气的瓶子也已经直立在桌子上了,但瓶底还留有两三寸高的水。似乎爱弥儿对于瓶中的水有一点儿不放心:“这个瓶子里还留有一些水呢!”

“是的,这个实验中在瓶中放一点儿水是很重要的,要是没有水,我们还必须倒些水呢。至于水在这里的用处,你们马上就会知道。现在,请把百叶窗关闭,我们要进行实验了。”

等屋子一暗,叔叔便点着火柴,将螺旋状的旧发条伸入瓶子中。于是,火柴立即发出强烈的光芒,不久之后,旧发条也开始燃烧了,飞射出明亮的火星,就像烟花一样。这个以铁为燃料的奇异火焰渐渐向上蔓延,凡是已经燃过的部分都熔融凝聚为小球,闪烁着耀眼的光芒,之后因为小球越积越重,便滴下来落入水中发出呲呲的声音。紧接着,第二、第三颗凝成球状的熔融物也依次从发条上滴落。这种炽热的熔融物在水中没有立即熄灭。要是没有这瓶底的冷水,瓶底的玻璃一定会被熔融物的高热熔穿。

孩子们严肃地注视着铁的燃烧实验。爱弥儿看后,心里有一点儿害怕。熔融小球滴落水里的呲呲声、冷水不能立即将熔融小球熄灭、旧发条燃烧时的情况、火星飞射在瓶壁上的沥沥声等组合成一种奇异的景象。爱弥儿用双手遮住脸,显然认为将会发生什么爆炸。但最后却不曾发生什么爆炸,只是瓶子上添了几条裂痕而已。保罗叔叔说道:“这个实验也可以用沙砾完成。”

“爱弥儿,现在你相信铁可以燃烧了吗?”

爱弥儿回答:“我相信了,铁是可以燃烧的,并且能燃烧得很猛烈,几乎像烟花一样。”

“你呢,约尔,你对这个实验有什么感想?”

“我认为这实验比镁的燃烧还有趣呢。我们本来就没有见过镁,所以它的燃烧在我们看来倒是没有什么稀奇的。但是,铁的燃烧与镁不同:铁是我们常见的物质,以我们过去的经验来看,铁应该能够抵抗住火。然而现在我却看到它像柴火一样燃烧,这当然会让我感觉特别神奇。并且尤其感到奇怪的是,熔融小球滴落后还能继续在水里发出红光,而不是马上熄灭。

“这些滴落的熔融物其实并不是铁,而是一种铁的氧化物。我会从瓶子里拿出几颗让你们仔细检查一下。你们看,它是一种黑色物质,手指用力可以把它捻碎,而如果它们是纯净的铁就不会这样。它的脆弱性告诉我们:其中含有别的元素,这种元素就是氧。在铁匠打铁时,你们可以看见从炽热的铁上飞射开的黑色易碎的小鳞片,就是这种物质。它们是经过燃烧的铁,也是经过氧化的铁。你们还要注意,现在瓶子内壁有一层微红色的微尘,这是之前没有的。你们知道这些红色微尘是什么物质吗?或者它们看上去像是什么物质?”

约尔回答:“它很像铁锈,至少颜色像铁锈。”

“的确,它就是铁锈,你们应该记住——铁锈是铁和氧的化合物。”

“那这瓶子里是不是有两种铁的氧化物?”

“没错,是有两种,不过它们的含氧量是不同的。落在瓶底的黑色物质含氧量比较少,凝聚在瓶壁的红色粉末含氧量较多。此刻,我不再详说这个问题,因为在不久以后,我就会讲解这个问题。现在,请你们注意看一下瓶底的裂痕和嵌在厚玻璃里的黑色氧化物。”

爱弥儿说:“当时,这种氧化物一定很热,所以落入水里还能将玻璃熔软。我曾看见铁匠把烧红的铁放入水中,但铁一到水里就会立即熄灭,而不会像这样子。”

“这么说来,瓶子里是不是必须放一点儿水?”

“没错,不然这个瓶底一定会被熔穿!”

“非但如此,甚至这个瓶子都会因为突然高热而爆裂呢。当第一滴熔融物落下时,瓶子就会破碎,实验就不能继续了。幸亏我们当初留有这一层水。现在,瓶子上虽然有几道裂痕,但还可以继续使用。”