Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух… - стр. 48

Теперь пришла очередь исследователя. В подвале Смит достал из мешка несколько позвякивающих канистр с кислородом, а также длинный тонкий инструмент, состоящий из двух металлических цилиндров длиной около 15 см и диаметром 1,5 см. На конце каждого цилиндра болталась резиновая трубка. Одну трубку он присоединил к вентилю газового освещения, который пропускал обогащенную метаном (CH_>4) газовую смесь, а другую – к канистре с кислородом. Он начал потихоньку выпускать оба газа и достал из мешка последний элемент экипировки – коробок спичек. А дальше направил наконечник готового газового резака на железный сейф.

Химики предыдущего столетия (непреднамеренно) обеспечили научную базу этого преступления, объяснив суть процесса горения. В частности, они обнаружили три необходимых условия горения, коими являются топливо, энергия и так называемый окислитель. Окислители отнимают электроны у других соединений, и это важно, поскольку именно электроны осуществляют все химические превращения (предмет химии как раз и заключается в изучении того, каким образом атомы воруют, обменивают и делят между собой электроны). Кислород является отличным окислителем и, отбирая электроны у метана (топлива), делает молекулу метана неустойчивой. Неустойчивый метан и кислород взаимодействуют между собой со взрывом, претерпевая серию быстрых химических превращений, приводящих в конечном счете к образованию так называемых оксидов (таких как диоксид углерода, углекислый газ). Но есть одно условие: кислород не начнет атаковать топливо без инициации тепловой энергией. Для этого нужны спички. Далее реакция протекает с выделением большого количества тепла, так что процесс поддерживает сам себя.

Однако Смиту нужно было сделать еще один шаг. Пламя он получил, но его задача заключалась в том, чтобы вскрыть железный сейф.

Чтобы понять механизм следующей стадии, нужно вспомнить о знаменитом французском химике Антуане Лавуазье, который в 1776 г. обнаружил замечательные свойства железа. Все металлы плавятся и горят при характерной для каждого из них температуре (под «горением» здесь подразумевается то же, что и раньше, только в роли топлива выступает металл). Для большинства металлов температура плавления ниже температуры горения, но железо ведет себя противоположным образом. Железо горит при температуре 1000 °C, а плавится при 1500 °C. И здесь кроется неожиданное преимущество. Вспомним, что при горении выделяется тепло. Представьте, что вы получили пламя с температурой 1000 °C. Под действием этого пламени железо загорится с выделением тепла, от которого окружающее железо разогреется и начнет плавиться. Так вы «бесплатно» получите дополнительный нагрев: небольшая часть железа сгорает, расплавляя все остальное.