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.
Спички изобрели относительно недавно - в начале XIX века. До этого времени добывали огонь другим способом. Вместо коробка спичек люди носили в кармане маленький ящичек с тремя предметами: кусочком стали, небольшим камешком и кусочком чего-то вроде губки. Если бы вы спросили, что это такое, вам сказали бы, что сталь - это огниво, камешек - это кремень, а кусочек губки - трут.
Целая куча вещей вместо одной спички!
Как же тогда добывали огонь?
Вот сидит толстяк в пестром халате, с длинной трубкой в зубах. В одной руке он держит огниво, в другой кремень и трут. Он ударяет огнивом о кремень. Никакого результата! Еще раз. Опять ничего. Еще раз. Из огнива выскакивает искра, но трут не загорается. Наконец, в четвертый или пятый раз трут вспыхивает.
Собственно говоря, это та же зажигалка. В зажигалке тоже есть камешек, есть кусочек стали - колесико, есть и трут - фитилек, пропитанный бензином.
Высекать огонь не так-то просто. По крайней мере, когда европейские путешественники хотели научить гренландских эскимосов добывать огонь этим способом, эскимосы отказались. Они посчитали, что их старый способ лучше: они добывали огонь трением, как первобытные люди, - вращая ремнем палочку, поставленную на кусок сухого дерева. Самовоспламенение древесины происходит при 300 градусах - представьте, сколько требуется усилий, чтобы нагреть деревянную палочку до такой температуры!
Сами европейцы тоже были не прочь заменить кремень и огниво чем-нибудь более удобным. В продаже то и дело появлялись всевозможные "химические огнива", одно другого мудренее.
Так, были спички, зажигавшиеся от прикосновения к серной кислоте. Головка такой спички состояла из смеси серы, бертолетовой соли (KClO 3) и киновари. В 1813 году в Вене Малиард и Вик зарегистрировали первую в Австро-Венгрии спичечную мануфактуру по производству химических спичек. Неудобство такого вида спичек очевидно: под рукой всегда должна быть серная кислота - небезопасный химикат.
Были спички со стеклянной головкой, которую надо было раздавить щипцами, чтобы спичка вспыхнула; были, наконец, целые приборы из стекла очень сложного устройства.
В 1826 г. английский химик и аптекарь Джон Уокер изобрёл серные спички, причем сделал это, как часто бывает, совершенно случайно. Уокер интересовался способами быстрого получения огня, но без взрыва, так чтобы этот огонь мог медленно перейти на дерево от воспламеняющейся смеси. Как-то раз он смешивал химикаты с помощью палки, и на конце этой палки образовалась засохшая капля. Чтобы убрать её, он чиркнул палкой по полу. Вспыхнул огонь! Уокер сразу оценил практическую ценность своего открытия и начал экспериментировать, а затем и производить спички. В одном коробке было 50 спичек, и стоил он 1 шиллинг. С каждой коробкой поставлялся кусок наждачной бумаги, сложенный пополам. Уокер назвал свои спички "конгривами" в честь изобретателя Уильяма Конгрива.
7 апреля 1827 года у Уокера состоялась первая коммерческая сделка: он продал первые серные спички адвокату Никсону.
Головки в спичках Джона Уокера состояли из смеси сульфида сурьмы, бертолетовой соли и гуммиарабика - вязкого вещества, которое выделяют акации (её еще называют камедь). При трении такой спички о наждачную бумагу или другую достаточно шершавую поверхность её головка легко зажигается.
Коробка спичек-"люциферчиков"
Спички Уокера, сгорев, оставляли по себе скверную память в виде противного сернистого газа, рассыпали вокруг себя при возгорании тучи искр и были длиной целый ярд (около 90 см).
Ни славы, ни богатства спички Уокеру не принесли. Патентовать свое изобретение Уокер не захотел, хотя многие уговаривали его об этом, например, Майкл Фарадей. А вот парень по имени Сэмюэл Джонс, который однажды присутствовал при демонстрации «конгривов», оценил рыночную стоимость изобретения. Он назвал спички «люциферчики», и стал продавать их тоннами - «люциферчики» пользовались спросом, несмотря на все их недостатки. Упаковывали эти спички в оловянные пеналы по 100 штук.
Так продолжалось до тех пор, пока в 1830 году молодой французский химик Шарль Сориа не изобрел фосфорные спички, состоявшие из смеси бертолетовой соли, белого фосфора и клея.
Шарль Сориа (Charles Sauria)
Фосфор - это вещество, которое загорается при самом слабом нагревании - всего до 60 градусов. Казалось бы, лучшего материала для спичек и придумать нельзя. Однако это достоинство фосфорных спичек оказалось их же главным недостатком. Чтобы зажечь спичку, достаточно было чиркнуть ею о стенку или даже о голенище. Да что там чиркнуть - такие спички загорались даже от взаимного трения в коробке при транспортировке! В Англии даже был анекдот: целая спичка говорит другой, полуобгоревшей: «Видишь, чем кончается твоя дурная привычка чесать затылок!»
Когда спичка загоралась, происходил взрыв. Головка разлеталась на части, словно маленькая бомбочка.
Гораздо хуже было то, что спички с белым фосфором очень ядовиты. Производство таких спичек было вредным: рабочие спичечных фабрик от паров белого фосфора приобретали тяжелейшее заболевание - некроз костей. Самоубийцы того времени решали свою проблему очень легко, просто съев несколько спичечных головок. Что уж и говорить о многочисленных отравлениях фосфорными спичками из-за неосторожного обращения!
Еще одним недостатком спичек Уокера и Сориа была нестабильность зажигания черенка спички - время горения головки было очень мало. Выход нашёлся в изобретении фосфорно-серных спичек, головка которых изготавливалась в два этапа - сначала черенок обмакивали в смесь серы, воска или стеарина, небольшого количества бертолетовой соли и клея, а затем в смесь белого фосфора, бертолетовой соли и клея. Вспышка фосфора зажигала более медленно горящую смесь серы и воска, а от неё зажигался черенок спички.
Был у фосфорных спичек ещё один недостаток- погашенные черенки спичек продолжали тлеть, что часто приводило к пожарам. Эту проблему решили, пропитывая черенок спички фосфорнокислым аммонием (NH 4 H 2 PO 4). Такие спички стали называть импрегнированными (англ. impregnated - пропитанные) а позже - безопасными. Для стабильного горения черенка его начали пропитывать воском или стеарином (позднее - парафином).
В 1853 году появились наконец "безопасные", или "шведские", спички, которыми мы пользуемся и сейчас.Это стало возможным в результате открытия в 1847 красного фосфора, который, в отличие от белого, не ядовит. Красный фосфор получил австрийский химик А. Шрёттер, нагревая белый фосфор при 500°С в атмосфере угарного газа (СО) в запаянной стеклянной ампуле. Шведский химик Йохан Лундстрем нанёс красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Йохан Лундстрем запатентовал первую «шведскую спичку», дошедшую до наших дней почти без изменений .
Младший брат Йохана Лундстрема, Карл Франс Лундстрём (1823-1917) был предпринимателем со множеством смелых идей. Братья основали спичечную фабрику в Йончёпинге ещё в 1844-1845 годах. В первые годы своего существования фабрика братьев Лундстрём производила спички из желтого фосфора. Производство безопасных спичек началось в 1853 году и тогда же Карл Франс Лундстрём начал экспортировать спички в Англию.
Спички Лундстрёмов имели большой успех на Всемирной выставке в Париже в 1855 году, получив серебряную медаль за то, что способ их изготовления не угрожал здоровью рабочих. Но из-за того, что спички были довольно дороги, коммерческий успех пришел к братьям только в 1868 году. В первые годы после основания фабрика Лундстрёмов производила 4 400 спичечных коробков в год, а в 1896 году их было произведено уже семь миллионов! Так шведская спичка завоевала весь мир.
Использованная литература:
1. М. Ильин. "Рассказы о вещах"
2. Wikipedia.org
3. tekniskamuseet.se
Спичка сейчас не воспринимается как удивительное и полезное изобретение человечества.
Коробок спичек настолько вошел в обиход, что является обычным предметом в любом доме.
А как давно существуют спички в том виде, в котором мы привыкли их видеть?
Современные спички, упакованные в небольшую коробочку, появились в конце 19 века.
Основой целью применения спички является получения огня .
В древние времена люди получали огонь от загоревшихся деревьев во время грозы и старались его хранить как можно дольше.
Чуть позже огонь получили путем трения двух кусочков дерева , или ударяя один камень об другой с образованием искры.
Древние греки и римляне знали еще об одном способе получения огня при солнечной погоде — с помощью вогнутой линзы они фокусировали солнечные лучи.
История возникновения первых спичек начинается в конце 17 века .
В это время химик Ганквиц , на основе открытия химика Хиннингома Брандома, наносил на деревянную палочку серу и, путем трения об кусочек фосфора, получал огонь.
Такой способ напоминал просмоленные палочки — факелы древних римлян.
Недостатком было то, что такие деревянные палочки горели не долго и при зажигании взрывались.
В 1805 году француз Жан Шансель изобрел «зажигательное устройство». Оно представляло собой палочку, покрытую смесью серы, смолы и бертолетовой соли. Достаточно было смочить такую палочку концентрированной серной кислотой и получался огонь.
Но это изобретение не получило популярность, так как носить с собой серную кислоту было не очень удобно, к тому же реакция проходила бурно, и можно было получить ожоги.
Английский аптекарь Джон Уокер в 1826 году попробовал зажигать палочку с серой и бертолетовой солью путем чирканья об наждачную бумагу.
Такая палочка имела длину около метра, и ее зажигать было не очень удобно.
Размер такой палочки уменьшил некий Джонс и, присвоив изобретение, наладил производство.
Недостатком таких спичек было взрывание при зажигании и ядовитый дым.
На том момент времени была возможность получать огонь химическим путем, но оставалось задача делать это удобно и безопасно.
Проблему с взрываемостью при загорании палочки получилось решить 19-летниму французу Шарь Сориа в 1830 году, который в смесь серы и бертолетовой соли добавил белый фосфор.
Теперь такая смесь загоралась при трении об любой предмет и горела равномерно и долго.
Но Сариа не смог запатентовать свое изобретение из-за отсутствия денег.
Спустя год такое же открытие сделал немец Каммерер, а вскоре в европейских странах стали появляться спичечные фабрики.
Но и это изобретение было не идеальным, поскольку спичка легко воспламенялось в результате трения с любым предметом, что приводило к возникновению пожаров.
К тому же в состав входил белый фосфор, которым был очень ядовитым, и из-за этого массово умирали рабочие спичечных фабрик.
Эту проблему решил шведский химик Юхан Лундстрем , который в 1855 году решил заменить белый фосфор на недавно изобретенный красный. Красный фосфор горел так же, но был не ядовит.
Причем он красный фосфор нанес на наждачную бумагу, об которую чиркают спичку, а сам черенок пропитал фосфорнокислым аммонием, для того чтобы после затухания спичка не тлела.
За свое изобретение Лундстрем получил медаль Всемирной выставке в Париже. Это дало толчок к распространению таких спичек по всему миру.
Такие спички были безопасными, безвредными и не дорогими в производстве.
Так Швеция превратилась в спичечную державу.
В последствии спички стали приобретать современный вид.
Деревянная палочка изготовлялась из белой сосны в США, липы в Германии и из осины в России.
На ее головку наносила сера, бертолетовая соль, спеклопорошок и оксид железа. Такой состав позволял гореть спичке равномерно и медленно.
На полоску, о которую трется спичка для зажигания, входила смесь красного фосфора, оксида марганца и толченого стекла.
В России спички стали производить примерно в 1833—1837 гг.
Причем сами спички и полоски для их зажигания долгое время продавались отдельно.
И только в конце 19 века они стали выпускаться в коробочках, украшенных этикетками с информацией о производителях.
Такие этикетки становились предметом коллекционирования.
Само слово «спичка» в России пошло от уменьшительного слова «спица ». Первоначально это был деревянный гвоздь, который использовался для крепления подошвы к головке обуви.
Вот такая краткая история создания спичек. И зажигая очередную спичку, мы даже не задумываемся, что еще каких-то 150-200 лет назад у обычных людей не было такой простой возможности получения огня.