Химия и Химики № 8 2013. Эксперименты с магнием

Горит ли магний под водой?

Во многих учебниках пишут, что если горящий магний погрузить в воду, он продолжит гореть и под водой. При этом над водой вспыхивает пламя водорода, который выделился в реакции. Магний - активный металл, например, он хорошо горит в атмосфере углекислого газа, поэтому данное утверждение вроде бы не вызывает сомнений.

Однако сомнения появились у меня еще несколько лет назад - когда я впервые повторил этот опыт (см. статью Эксперименты с магнием, раздел Горение магния в воде [ссылка]). Магний ярко горел на воздухе, но будучи погруженным в воду, горящий магний за несколько секунд гас. Действительно была яркая желтая вспышка - это воспламенился водород, магний некоторое время горел и под водой, но это было скорее угасание, чем горение - и даже оно продолжалось в основном на поверхности воды.

Решил еще раз повторить описанный эксперимент. Задачей-минимумом было заснять опыт с немного лучшим разрешением: в прошлый раз я использовал старый фотоаппарат Olympus, который давал низкокачественное видео. Была также надежда, что в этот раз горение магния под водой получится более эффектным, но скажу сразу - надежда была очень слабой.

Взял стакан на 500 мл, наполнил его водой. От обломка крылатой ракеты отбил хороший кусок сплава электрон (примерный состав: магний - 90%, алюминий - 10%) и поместил его в ложечку из сетки (нержавеющая сталь). В прошлых опытах я использовал горелку Теклю, которая давала недостаточно горячее пламя (видимо, она была рассчитана на метан, а не на пропан-бутановую смесь) - такой горелкой поджечь компактный магний было тяжело.

Если пламя недостаточно сильное, магний часто успевает покрыться рыхлой оксидной коркой, которая мешает горению - чтобы металл загорелся, ее приходилось счищать. В этот раз я взял переносную горелку, которая давала более горячее пламя, поэтому магний (электрон) легко расплавился, а затем загорелся. Более того, часть магния вылилась из ложечки на плитку вытяжки, металл быстро застыл, образовав некоторое подобие пластинки.

Горящий магний я опустил в воду. Раздалось шипение, ударил желтый язык пламени водорода, магний несколько секунд продолжил гореть, затем - погас. Как и в прошлом опыте, горение происходило в основном на поверхности воды - при погружении ложечки магний быстро гас.

Решил повторить опыт еще раз - пластинка, которая образовалась из пролитого магния, была как раз кстати. Нагрел ее в пламени горелки над стаканом с водой. Пластинка загорелась и расплавилась, большая ее часть упала в воду. Пластинка легла плашмя и несколько секунд продолжала ярко гореть, оставаясь на поверхности воды (явно образовалась паровая подушка). Над пластинкой вспыхнуло желтое пламя водорода. Через несколько секунд пластинка погрузилась в воду и горение прекратилось.

Когда я опустил в воду пинцет с остатками горящего магния, он почти сразу же погас.

Таким образом, при контакте с водой горящий магний дает сильную вспышку, но будучи погруженным в избыток жидкой воды, магний быстро гаснет. Горение магния может происходить в атмосфере водяных паров, но не в жидкой воде, поскольку жидкая вода имеет гораздо большую теплопроводность и высокую теплоту парообразования. В результате поступление теплоты от сильно экзотермической реакции не успевает компенсировать потери тепла в окружающую среду.

Магний все-таки способен гореть под водой, но не в индивидуальном виде, а в составе пиротехнических смесей. Кроме магния в них входит твердый окислитель и обязательно - гидрофобное связующее. Например, в фильме "Человек-амфибия" есть сцена, где аквалангисты проплывают под водой с горящими факелами. Как это сделать, никто из съемочной группы не знал. Пиротехник решил попробовать состав из "звездок" (сигнальных) ракет. Достичь эффекта удалось, но первые два факела взорвались: один - еще на поверхности, второй - уже под водой. Первый взрыв вызвал пожар на верху, второй - подверг серьезному риску здоровье ассистента и оператора, но, к счастью, никто не пострадал.

Смотреть Видео (47 Мб, .avi ) Смотреть Видео 2 (31 Мб, .avi )