Combustione dei metalli
Il Ferro, ad alta temperatura ed in presenza di Ossigeno è un combustibile. A temperatura ambiente il Ferro brucia (cioè si combina con l'Ossigeno dell'aria) in maniera estremamente lenta formando, come noto, la ruggine cioè uno strato superficiale di ossido di Ferro.
A temperature via via più elevate, l'ossidazione diviene più veloce fino a che, alla temperatura di circa 1350 °C, se l'atmosfera a contatto del Ferro è Ossigeno puro, la reazione bruscamente accelera acquisendo le modalità di una vera e propria combustione, vale a dire che l'ossidazione avviene con notevole sviluppo di calore e, una volta innescata, si automantiene.
Per chiarire il fenomeno, citiamo la classica esperienza di Lavoisier. In un recipiente viene introdotto un tondino di Ferro la cui estremità è stata preventivamente portata ad alta emperatura. Facendo circolare aria, l'estremità calda del tondino si raffredda.
Se però immettiamo Ossigeno puro, e se la temperatura alla estremità del filo eccede i 1350 °C, assistiamo ad una progressiva combustione
del filo con formazione di ossido fuso che cade a gocce.
La reazione di ossidazione avviene con notevole sviluppo di calore per cui la
combustione, una volta innescata si automantiene. Si dice che la temperatura di innesco per la combustione del Ferro è di 1350 °C.
L'ossido che si forma è liquido e quindi cade in gocce consentendo all'Ossigeno di aggredire superfici nuove. Se l'ossido fosse refrattario, se avesse cioè una elevata temperatura di fusione, rimarrebbe a far da schermo solido contro l'Ossigeno e la combustione si arresterebbe.
Analogamente non si avrebbe combustione continua se il calore di reazione non fosse sufficiente a mantenere costantemente la temperatura al di sopra del valore di innesco. Risulta pertanto che un metallo può bruciare senza fondere se soddisfa le seguenti condizioni:
- la temperatura di combustione è inferiore alla temperatura di fusione;
- gli ossidi che si formano sono liquidi;
- la reazione con l'Ossigeno è fortemente esotermica.
Fra i metalli di comune impiego, solo il Ferro, gli acciai ordinari al C e gli acciai debolmente legati soddisfano tutte le. condizioni elencate. Gli ossidi di Ferro (miscuglio di FeO e di Fe2O3) fondono infatti attorno ai 1.400 °C cioè 100° circa al di sotto dell'acciaio.
L'Alluminio e sue leghe, non possono bruciare perché formano ossidi refrattari; analogamente dicasi per il Cromo e quindi anche per gli acciai inossidabili ad alto tenore di Cromo. Il Rame non produce calore sufficiente per automantenere la combustione.
Anche le ghise non bruciano allo stato solido perché hanno una temperatura di fusione inferiore a quella degli Ossidi di Ferro.
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