Из чего делают спички? Какие химические реакции происходят при воспламенении спички?

Спички делают из древесной палочки (соломки) с головкой, которая воспламеняется при трении о намазку (тёрку). Эту тёрку наносят на боковые стороны спичечной коробки.

В качестве сырья для изготовления спичечной соломки используют осину, реже — липу. Для этого с круглого очищенного от коры чурбака специальным ножом по спирали снимается лента — шпон, которая затем укладывается слоями и рубится на спичечную соломку.

При сгорании спички необходимо, во-первых, получить нетлеющий уголёк от соломки, а во-вторых, удержать на нём раскаленный шлак от сгоревшей головки, чтобы обезопасить потребителя от прожогов одежды, если на нее попадёт раскаленный шлак. Кроме того, тлеющий уголек от соломки, естественно, представляет пожарную опасность. Чтобы исключить тление соломки и закрепить на ней шлак от головки, соломку пропитывают веществами, образующими на ее поверхности при горении плёнку. Благодаря этой пленке прекращается сгорание угля. Эта же плёнка закрепляет шлак от головки. В качестве противотлеющих веществ используют фосфорную кислоту и ее соль — диаммонийфосфат (NH4)2HPO4

Чтобы обеспечить переход пламени от головки к соломке, последнюю около головки пропитывают расплавленным парафином. Спички с непарафинированной соломкой гаснут практически сразу после сгорания головки. Парафин же легко воспламеняется при горении головки и дает яркое пламя.

С момента изобретения шведской спички использовано большое количество рецептур зажигательных масс, из которых изготавливают головки спичек. Они являются сложными многокомпонентными системами. В них входят:

• окислители (бертолетова соль KClO3, бихромат калия K2Cr2O7, пиролюзит MnO2), дающие кислород, необходимый для горения;
• горючие вещества (сера, животные и растительные клеи, сульфид фосфора P4S3);
• наполнители – вещества, предотвращающие взрывной характер горения головки (измельченное стекло, оксид железа (III) Fe2O3);
• склеивающие вещества (клеи), которые одновременно являются и горючими;
• стабилизаторы кислотности (оксид цинка ZnO, мел CaCO3 и др.); они необходимы потому, что повышенная кислотность зажигательной массы нежелательна, так как она способствует протеканию побочных химических процессов;
• вещества, окрашивающие спичечную массу в определенный цвет (органические и неорганические красители).

Пиролюзит MnO2 играет двойную роль: катализатора разложения бертолетовой соли и источника кислорода. Оксид железа (III) Fe2O3 также выполняет две функции. Он является минеральной краской (цвет ржавчины) и уменьшает скорость горения массы, делая горение более спокойным.

Температура горения спичечных головок достигает 1500°C, а температура их воспламенения лежит в пределах 180-200°C.

Фосфорная (тёрочная) масса, которую наносят на боковые наружные стороны спичечной коробки, также является многокомпонентной. В состав наиболее распространенной тёрочной массы входят:

• красный фосфор,
• сульфид сурьмы (III) Sb2S3,
• железный сурик Fe2O3,
• пиролюзит MnO2,
• мел CaCO3,
• клей.

Что просходит, когда вы чиркаете спичкой о намазку (тёрку)?

Красный фосфор при трении головки о намазку переходит в белый фосфор, который мгновенно вспыхивает при контакте с воздухом и поджигает в головке смесь бертолетовой соли и серы. В результате окисления серы образуется сернистый газ SO2, придающий спичке характерный резкий удушливый запах. Головка, воспламеняясь, зажигает соломку, которая сгорает с образованием угля.

Реакция, протекающая при сгорании головки спички, – это один из наиболее бурных химических процессов. В больших масштабах она является одной из наиболее опасных.

Чтобы при зажигании не загорелась вся намазка, частички красного фосфора разделяют плохо горящими веществами — железным суриком, каолином, гипсом, молотым стеклом.

Надеемся, что после прочтения этого материала вы, беря в руки обыкновенную спичку, будете относиться к ней с большим почтением, чем до сих пор. Ведь в ней сосредоточена не только большая энергия, но и опыт многих поколений и труд многих людей.

Ю. Кукушкин. "Химия вокруг нас. Спички" (Наука и жизнь, 2002)