為什么會(huì)火星四射呢

　　鐵絲在氧氣中燃燒為什么會(huì)火星四射呢?這是因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)用的鐵絲不是純鐵，鐵絲中含有一定數(shù)量的碳(其實(shí)還包括微量的硫、磷)，碳與氧氣或熔融狀態(tài)的鐵的氧化物反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳?xì)怏w使體積迅速臌脹，推動(dòng)周圍的呈熔融狀態(tài)的鐵及其氧化物向四周飛濺，于是我們便看到火星四射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
　　
　　通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)果：
　　
　　1　木炭與鐵在氧氣中燃燒有相似的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
　　
　　上面這幅圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相信大家都比較熟悉，其中有一瓶是木炭在氧氣中燃燒，另兩瓶是含碳量不同的鐵絲在氧氣中燃燒，你知道哪瓶是木炭在燃燒嗎?對(duì)了，就是中間這瓶：乙瓶。從圖中我們可以清楚地看到乙瓶木炭燃燒現(xiàn)象與丙瓶中鐵絲燃燒現(xiàn)象近似。它們?yōu)槭裁磿?huì)有相似的火星四射的現(xiàn)象呢?因?yàn)樗鼈內(nèi)紵龝r(shí)生成的氣體使固體或液體向四周飛濺形成爆裂物。具體一點(diǎn)，在點(diǎn)燃的鐵絲上，在氧氣能夠到達(dá)的淺表面發(fā)生碳與氧氣直接生成二氧化碳的反應(yīng)，稍深一點(diǎn)的由于熔融狀態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性，碳與新生成鐵的氧化物反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳推動(dòng)周圍的熔化物向四周飛濺。
　　
　　2 鐵中含碳量不同，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同
　　
　　上面圖中甲瓶與丙瓶顯示的都是鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，為什么甲瓶中的火星明顯沒(méi)有丙瓶中的多呢?其實(shí)就是它們含碳量不同。較純的鐵絲(工業(yè)級(jí))在氧氣中燃燒火星較少，彎成螺旋狀有時(shí)不能燃燒，或燃燒不能持久，采用較多量鐵絲疏松纏繞在一起燃燒現(xiàn)象與上圖中甲瓶類似；低碳鋼鐵絲，彎成螺旋狀產(chǎn)生火星的數(shù)量與甲瓶類似，反應(yīng)有時(shí)不能持久；中高碳鋼彎成螺旋狀很容易劇烈燃燒，火星四射，本人常采用圓珠筆內(nèi)的彈簧做該實(shí)驗(yàn)，效果很好，從來(lái)沒(méi)有失敗過(guò)，現(xiàn)象如上圖中丙瓶所示。很多老師用窗紗上的細(xì)鋼絲做鐵在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)失敗了，其主要原因應(yīng)該是窗紗上的紡織鋼絲是低碳鋼，以前資料一般解釋的有氧化膜、氧氣不純、沒(méi)有達(dá)到著火點(diǎn)等原因雖然存在，主要原因還是含碳量太低。
　　
　　3　其它不含碳金屬的燃燒
　　
　　鎂、鋁的冶煉方法決定了鎂、鋁通常都比較純，特別是鎂、鋁中不含碳(最多含有痕量的碳)。正是由于這個(gè)原因，實(shí)驗(yàn)中鎂、鋁的燃燒現(xiàn)象有別于鐵的燃燒，雖然放出大量的熱，溫度更高，發(fā)出耀眼白光，并有少量物質(zhì)氣化(僅在表面)而導(dǎo)致產(chǎn)生少量白煙，但是由于沒(méi)氣體產(chǎn)生，所以體積不會(huì)急驟變化，因而也就沒(méi)有火星四射的現(xiàn)象。
　　
　　假設(shè)鐵中含有0．5％的碳。則反應(yīng)后將生成超過(guò)6％(分子個(gè)數(shù)比例，以產(chǎn)物為CO2與Fe3O4粗略計(jì)算)的二氧化碳分子，大量二氧化碳分子的氣化足以推動(dòng)周圍的熔化物向四周飛濺。正是由于熔化物不斷向四周飛濺，使反應(yīng)生成的氧化物脫離鐵絲表面。使里面較純的鐵能與氧氣進(jìn)一步反應(yīng)。因而使含有一定量碳的鐵在氧氣中燃燒比純鐵容易。并持久，比鋁更容易點(diǎn)燃。
　　
　　從上面可以看出，凡是在固體或液體內(nèi)部能產(chǎn)生氣體，其壓強(qiáng)能推開(kāi)其包圍物，就可以形成爆裂物，如果溫度足夠高，我們就可以看到火星四射。鐵絲燃燒火星四射的原因是鐵中含有一定數(shù)量的碳，碳的存在同時(shí)導(dǎo)致鐵容易燃燒。所以為了使鐵絲在氧氣中燃燒現(xiàn)象明顯，建議采用含炭量較高的鐵制品，如圓珠筆中的彈簧等。