Jak fungují bezpečnostní zápalky?

Bezpečnostní zápalky jsou běžnou součástí kuchyňské zásuvky každé domácnosti. Jejich koncept je vcelku jednoduchý – škrtnete hlavičkou zápalky o proužek a voilá. Ve skutečnosti se však v tomto předmětu denní potřeby skrývá spousta chemie.

Existují dva typy zápalek: ty, které jsou považovány za bezpečné, a ty, které lze zapálit pomocí jakéhokoli povrchu. Jediný rozdíl je v tom, že u bezpečnostních zápalek jsou chemické látky potřebné k jejich zapálení od sebe odděleny. Než však pochopíme, jak fungují, musíme se nejprve zeptat – jak vznikly?“

Luciferova zápalka

Bezpečnostní zápalky urazily od svého předchůdce, Luciferovy zápalky, dlouhou cestu. Podle článku v časopise Pacific Rural Press z roku 1893 se vynález zápalky připisuje siru Isaacu Holdenovi, který využil potřeby okamžitého ohně na dosah ruky.

Netrvalo dlouho a zápalka Lucifer si získala oblibu. Prodávaly se v kovových plechovkách a dodávaly se s kouskem smirkového papíru, o který se zapalovaly. Složení zápalek Lucifer se příliš nelišilo od dnešních zápalek. Jedna složka se však zásadně lišila: bílý fosfor.

Hrůzostrašná historie zápalek

Bílý fosfor se sice objevuje v moderních bezpečnostních zápalkách, ale pouze ve formě malého množství výparů – k tomu se však dostaneme později. Na počátku devatenáctého století však zápalky Lucifer ve velké míře využívaly bílý fosfor jako jednu z hlavních složek zápalkové hlavičky. Bílý fosfor je velmi hořlavý a toxický materiál. Jeho pyroforické vlastnosti znamenají, že se může samovolně vznítit. Proto je běžně používán jako zápalná zbraň v armádě.

Bílý fosfor se podobně jako napalm používá v nábojích a granátech, kde se samovolně vznítí a vytvoří žár, který je tak intenzivní, že roztaví kůži od kostí. Tato chemikálie je také viníkem fossyho čelisti, nemoci z povolání způsobené vdechováním toxických výparů této chemikálie. Bílý fosfor napadal dolní čelist a způsoboval abscesy a dokonce poškození mozku. Jedinou léčbou bylo odstranění celé čelistní kosti, což postiženého trvale znetvořilo. Druhou alternativou byla smrt v důsledku selhání orgánů.

Nestabilní a toxické vlastnosti bílého fosforu znamenaly, že ke smrtelným nehodám docházelo každý den: krabičky se zápalkami se náhle vznítily po protřepání nebo ponechání na slunečním světle a lidé se často nadýchali toxických výparů. S nebezpečnými zápalkami Lucifer bylo třeba něco udělat.

Kdy byly vynalezeny bezpečnostní zápalky?

Vzhledem k poptávce a závislosti veřejnosti na levných zápalkách, které bylo možné zapálit kdekoli, trvalo více než 50 let od zjištění nebezpečí, než byla výroba zápalek Lucifer ukončena. Kombinace zpráv v tisku, veřejné kampaně a legislativních změn znamenala, že v roce 1910 byly tyto smrtící zápalky konečně nahrazeny bezpečnější alternativou.

Proč se zápalkám říká bezpečnostní zápalky?“

Zajímavé je, že účinné látky, které byly obsaženy v zápalkách Lucifer, se používaly i v bezpečnostních zápalkách, ale s jedním rozdílem, který změnil pravidla hry: hořlavé chemické látky byly odděleny mezi hlavičkou zápalky a škrtací podložkou.

Bílý fosfor byl nakonec nahrazen jiným alotropem: červeným fosforem. Červený fosfor se na rozdíl od svého předchůdce, který se mohl samovolně vznítit při teplotě 30 °C, nezapálí na vzduchu, kde je teplota nižší než 240 °C. To znamená, že se jedná o mnohem stabilnější prvek pro použití v běžných domácích potřebách, a proto se zápalkám říká bezpečnostní – v dnešní době jsou mnohem bezpečnější!

Co jsou to bezpečnostní zápalky?

Již jsme zjistili, že to, co tvoří bezpečnostní zápalky, je skutečnost, že hořlavé prvky jsou od sebe odděleny. K jakému účelu však slouží jednotlivé složky?

Hlavička zápalky obsahuje oxidační činidlo, obvykle chlorečnan draselný, a síru. Tyto chemické látky se samy o sobě nezapálí, což znamená, že zápalka nevzplane běžným třením. Je to proto, že úderná plocha obsahuje chemickou látku potřebnou k zapálení chlorečnanu draselného a síry: červený fosfor.

Hlavička zápalky obsahuje také lepidlo, které nejenže spojuje materiály dohromady, ale slouží také jako další palivo. Dřevěná tyčinka je pokryta vrstvou parafínu. Tím je zajištěno, že se plamen rozhoří po celé tyčince. Dřevo je také napuštěno fosforečnanem amonným, který tlumí případné dohořívání. Škrtací plocha a hlavička zápalky mají společnou jednu hlavní složku: práškové sklo. To je důležité, protože právě jím celý proces začíná.

Jak fungují bezpečnostní zápalky?

Když hlavička zápalky narazí na škrtací plochu, třením skla o sklo vzniká teplo. Toto teplo stačí k přeměně malého množství červeného fosforu na páry bílého fosforu.

Ačkoli se bílý fosfor samovolně vznítí, nebýt oxidačního činidla v hlavičce zápalky, jednalo by se o krátkodobý projev. Malé množství bílého fosforu začne rozkládat chlorečnan draselný a uvolňuje kyslík, takže plamen může dále hořet. Kyslík se pak spojí se sírou, takže může také začít hořet. Tím se zapálí dřevo zápalky, na které plamen ulpí díky parafínu.

Všechny tyto složky umožňují, aby zápalka vydržela hořet dostatečně dlouho a zapálila vaši oblíbenou svíčku Yankee Candle.

Rozdíl mezi bezpečnostními zápalkami a běžnými zápalkami

Jediný rozdíl mezi bezpečnostními zápalkami a zápalkami pro škrtání je ten, že hlavička zápalky pro škrtání obsahuje červený fosfor a také oxidační činidlo a síru. Díky tomu se může zapálit na jakémkoli povrchu, když třením vznikne teplo.

Naproti tomu, kdybyste škrtli bezpečnostní zápalkou například o cihlovou zeď, k žádnému vznícení by nedošlo, protože červený fosfor není v hlavičce zápalky obsažen.

Jak vypadají bezpečnostní zápalky?

Přestože jsou hlavičky zápalek běžně červené, není to kvůli barvě obsažených chemických látek. To, že má stejnou barvu jako červený fosfor, je pouze náhoda. Důvodem, proč je hlavička zápalky barevná, je to, že se do špičky přidává barvivo, aby bylo zřetelně vidět, který konec hoří.

Je zřejmé, že zápalky prošly pěkně hrůzným vývojem. Je úlevné, že bezpečnostní zápalky prošly od dob Lucifera mílovými kroky a jak něco tak malého může být tak pozoruhodné.

V agentuře ReAgent rádi odhalujeme vědecké a chemické záhady, které se skrývají za obyčejnými předměty. V minulosti jsme se zabývali chemií ohňostrojů, a dokonce i strachem!