Megszoktuk, hogy a fa ég, a papír fellobban, a benzin pedig robbanásveszélyes. De vajon ez azt jelenti, hogy az égés minden anyag univerzális tulajdonsága? Járjunk utána a kérdésnek tudományos szempontból, és keressük meg a választ arra: „vajon minden el tud égni?”
Mi az az égés?
Az égés egy oxidációs kémiai reakció, amely során az anyag oxigénnel (vagy más oxidálószerrel) egyesül, miközben hőt és gyakran fényt bocsát ki. Hétköznapi szinten ez maga a láng, tudományos szinten pedig egy exoterm reakció, amelyet gyors energiafelszabadulás kísér.
Ahhoz, hogy valami elégjen, három kulcsfontosságú feltételre van szükség:
- Magára az éghető anyagra.
- Oxidálószer jelenlétére (leggyakrabban a levegő oxigénjére, de más elemek is szóba jöhetnek).
- A gyulladási hőmérséklet elérésére (a reakció beindításához szükséges energiára).
Ha ezen tényezők közül akár csak egy is hiányzik, az égés nem lehetséges. Emiatt azt gondolhatnánk, hogy könnyű olyan anyagot találni, amelynél a feltételek egyszerre sosem teljesülnek. Azonban óvatosan kell fogalmaznunk.
Vegyük például a gyémántot. Úgy tűnhet, hogy az már tízszer elégett, hiszen szénből van. De a gyémánt is képes égni. Bár az ideális kristályrács miatt rendkívül kemény, mégsem elpusztíthatatlan. Ha a gyémántot megfelelően felhevítjük, reakcióba lép a levegő oxigénjével. Ez nagyjából 900 Celsius-fokos hőmérsékleten következik be.
A gyémánt nem olvad meg – egyszerűen szén-dioxiddá alakul és eltűnik; tisztán ég el, hamu és füst nélkül. Ha egy nyitott térben lévő gyémántra erős lézersugarat irányítunk, a fókuszpontot felhevíthetjük a gyulladáspontig. A szénatomok kilépnek a rácsból, egyesülnek az oxigénnel, és a gyémánt égni kezd. Kívülről ez úgy néz ki, mintha az anyag lassan feloldódna a levegőben. Láng azért nem keletkezik, mert a láng valójában fényesen izzó, nagyon forró gáz, amely például fa vagy papír égésekor jön létre. Itt viszont egyszerű szén-dioxid keletkezik, amelynek nincsenek ilyen vizuális effektjei.
De ha még a gyémánt is ég, beszélhetünk-e egyáltalán az égés elvi lehetetlenségéről? Igen, léteznek ilyen anyagok, és itt ismét az égés meghatározásából kell kiindulnunk.
Minden anyag ég?
A rövid válasz: nem, nem minden anyag képes az égésre. És itt ne a tűzálló anyagokra gondolj. A „tűzálló anyag” kifejezés nem az égésre való teljes képtelenséget jelenti, hanem azt, hogy az anyag egy átlagos tűz körülményei között nem táplálja az égést. Még az ilyen anyagokat is tönkre lehet tenni, vagy reakcióra lehet bírni laboratóriumban, illetve szélsőséges baleseti körülmények között. Ez azonban nem jelenti azt, hogy nem léteznek abszolút nem éghető anyagok.
Az olyan anyagok, mint a homok, az üveg, a kerámia vagy az azbeszt, normál körülmények között nem égnek. Ezek az anyagok már eleve erősen oxidált állapotban vannak, vagy olyan kémiailag stabil vegyületek, amelyeknek egyszerűen nincs mit „átadniuk” az oxidálószernek. Az égés kémiai reakció. Ha nincs reakció, nincs égés sem.
Például a homok főként szilícium-dioxidból (SiO₂) áll – ez egy olyan termék, amely molekuláris szinten már önmagában is a „hamura” emlékeztet. Egyszerűen nincs mivel tovább oxidálni, mert már a lehető legmagasabb oxidációs állapotában van.
Ennek megfelelően az sem ég, ami már egyszer „elégett”. Ilyen például a víz. A víz a hidrogén égésterméke. Hidrogénből és oxigénből áll, a lehető legstabilabb energetikai formában. Ahhoz, hogy a vizet „elégessük”, hatalmas mennyiségű energiát kellene befektetni, hogy hidrogénre és oxigénre bontsuk – vagyis maga a víz égni nem tud. Ez azonban csak oxigén atmoszférában igaz. Fluor atmoszférában a víz igenis égni fog.
Tehát tudományos szempontból nézve léteznek olyan anyagok, amelyek a Föld légkörében nem tudnak égni, mert:
- Már a végletekig oxidálódtak (mint a szilícium-dioxid vagy a víz).
- Inertek, azaz nem reagálnak (mint a nemesgázok: hélium, neon, argon).
- Elvből nem lépnek reakcióba az oxigénnel (vagy bármilyen más típusú oxidálószerrel).
Azonban még a legellenállóbb anyagok is megsemmisíthetők vagy megváltoztathatók extrém körülmények között – például plazmában vagy fluor atmoszférában, magas hőmérsékleten. Egyes vegyületek nem égnek oxigénben, de égnek például fluorban. Ezért a cikk fő kérdésére válaszolva mindig az égési folyamat definíciójára kell támaszkodnunk, és abból kell kiindulnunk.
