Come funzionano i fiammiferi di sicurezza?

I fiammiferi di sicurezza sono un elemento comune nel cassetto della cucina di ogni famiglia. Sono un concetto abbastanza semplice – colpisci la testa del fiammifero contro la striscia e voilà. Ma in realtà c’è molta chimica al lavoro in questo oggetto quotidiano.

Ci sono due tipi di fiammiferi: quelli che sono considerati sicuri e quelli che possono essere accesi usando qualsiasi superficie. L’unica differenza è che nei fiammiferi di sicurezza, le sostanze chimiche necessarie per accenderli sono tenute separate le une dalle altre. Ma prima di capire come funzionano, dobbiamo chiederci: come sono nati?

Il fiammifero Lucifero

I fiammiferi di sicurezza hanno fatto molta strada dal loro antenato, il fiammifero Lucifero. Secondo un articolo del 1893 del Pacific Rural Press, l’invenzione del fiammifero è accreditata a Sir Isaac Holden, che ha capitalizzato il bisogno di fuoco istantaneo a portata di mano.

Non ci volle molto perché il fiammifero Lucifer guadagnasse popolarità. Venivano venduti in scatole di metallo, e venivano forniti con un pezzo di carta vetrata contro cui accendere. La composizione dei fiammiferi Lucifero non era troppo dissimile dai fiammiferi di oggi. Ma c’era un ingrediente che faceva una differenza fondamentale: il fosforo bianco.

La macabra storia dei fiammiferi

Anche se il fosforo bianco fa un’apparizione nei fiammiferi di sicurezza moderni, questo è solo come una piccola quantità di vapore – ma ne parleremo più avanti. All’inizio del diciannovesimo secolo, tuttavia, i fiammiferi Lucifer si basavano pesantemente sul fosforo bianco come uno degli ingredienti principali della testa del fiammifero. Il fosforo bianco è un materiale molto combustibile e tossico. Le sue proprietà piroforiche significano che può auto-incendiarsi spontaneamente. Questo è il motivo per cui è comunemente usato come arma incendiaria dai militari.

Simile al Napalm, il fosforo bianco è usato in granate e granate, si accende spontaneamente per produrre un calore così intenso da fondere la pelle dalle ossa. Questa sostanza chimica è anche il colpevole della mascella di Fossy, una malattia professionale causata dall’inalazione dei fumi tossici della sostanza. Il fosforo bianco attaccava la mascella inferiore, causando ascessi e persino danni al cervello. L’unico trattamento era quello di rimuovere l’intera mascella, lasciando il malato permanentemente sfigurato. L’altra alternativa era la morte per insufficienza d’organo.

Le proprietà instabili e tossiche del fosforo bianco significavano che incidenti mortali si verificavano ogni giorno: scatole di fiammiferi si incendiavano improvvisamente dopo essere state scosse o lasciate alla luce del sole, e la gente spesso respirava i fumi tossici. Bisognava fare qualcosa per i pericolosi fiammiferi Lucifer.

Quando furono inventati i fiammiferi di sicurezza?

A causa della richiesta e della dipendenza del pubblico da fiammiferi economici che potevano essere accesi ovunque, ci sono voluti più di 50 anni dopo che i pericoli sono stati identificati per porre fine alla produzione dei fiammiferi Lucifer. Una combinazione di copertura della stampa, campagne pubbliche e cambiamenti legislativi ha fatto sì che nel 1910 questi fiammiferi mortali siano stati finalmente sostituiti con un’alternativa più sicura.

Perché i fiammiferi sono chiamati fiammiferi di sicurezza?

Interessante, gli ingredienti attivi che erano presenti nei fiammiferi Lucifer erano ancora usati nei fiammiferi di sicurezza, ma con una differenza che cambiava il gioco: le sostanze chimiche combustibili erano separate tra la testa del fiammifero e la piastra di percussione.

Il fosforo bianco fu infine sostituito da un altro allotropo: il fosforo rosso. Il fosforo rosso non si infiamma nell’aria quando la temperatura è inferiore a 240°C, a differenza del suo predecessore che poteva infiammarsi spontaneamente a 30°C. Questo significa che è un elemento molto più stabile da usare in un comune oggetto domestico, ed è per questo che i fiammiferi sono chiamati fiammiferi di sicurezza – oggi sono molto più sicuri!

Cosa sono i fiammiferi di sicurezza?

Abbiamo già stabilito che ciò che costituisce i fiammiferi di sicurezza è il fatto che gli elementi combustibili sono tenuti separati gli uni dagli altri. Ma quali sono gli scopi degli ingredienti?

La testa del fiammifero contiene un agente ossidante, di solito clorato di potassio, e zolfo. Queste sostanze chimiche non si accendono da sole, il che significa che il fiammifero non si accende per normale attrito. Questo perché la superficie di percussione contiene la sostanza chimica necessaria al clorato di potassio e allo zolfo per accendersi: il fosforo rosso.

La testa del fiammifero contiene anche la colla, che non solo lega i materiali insieme ma serve anche come combustibile extra. Il bastoncino di legno è coperto da uno strato di cera di paraffina. Questo assicura che la fiamma bruci il bastone. Il legno è anche imbevuto di fosfato di ammonio che soffoca qualsiasi bagliore posteriore. La superficie di percussione e la testa del fiammifero condividono un ingrediente principale: il vetro in polvere. Questo è importante perché è ciò che avvia l’intero processo.

Come funzionano i fiammiferi di sicurezza?

Quando la testa del fiammifero colpisce il grattino, la frizione vetro su vetro crea calore. Questo calore è sufficiente per convertire una piccola quantità di fosforo rosso in vapore di fosforo bianco.

Anche se il fosforo bianco si accende spontaneamente, sarebbe un’esibizione di breve durata se non fosse per l’agente ossidante nella testa del fiammifero. La piccola quantità di fosforo bianco comincia a decomporre il clorato di potassio, liberando ossigeno in modo che la fiamma possa continuare a bruciare. L’ossigeno si combina poi con lo zolfo in modo che anch’esso possa iniziare a bruciare. Questo accende il legno del fiammifero, al quale la fiamma si attaccherà a causa della cera di paraffina.

Tutti questi componenti sono ciò che permettono al fiammifero di rimanere acceso abbastanza a lungo da accendere la vostra candela Yankee preferita.

La differenza tra i fiammiferi di sicurezza e quelli normali

L’unica differenza tra i fiammiferi di sicurezza e quelli strike-anywhere è che la testa di questi ultimi contiene fosforo rosso, oltre ad un agente ossidante e zolfo. Questo gli permette di accendersi su qualsiasi superficie quando l’attrito crea calore.

Al contrario, se si colpisce un fiammifero di sicurezza contro un muro di mattoni, per esempio, non ci sarebbe accensione perché il fosforo rosso non è contenuto nella testa del fiammifero.

Come sono fatti i fiammiferi di sicurezza?

Mentre le teste dei fiammiferi sono generalmente rosse, questo non è dovuto al colore delle sostanze chimiche contenute. Il fatto che sia dello stesso colore del fosforo rosso è solo una coincidenza. La ragione per cui la testa del fiammifero è colorata è perché il colorante viene aggiunto alla punta per indicare chiaramente quale estremità prende fuoco.

È ovvio che i fiammiferi hanno subito un’evoluzione piuttosto raccapricciante. È un sollievo che i fiammiferi di sicurezza abbiano fatto passi da gigante dai tempi di Lucifero, e come qualcosa di così piccolo possa essere così notevole.

Qui a ReAgent, amiamo svelare i misteri scientifici e chimici dietro oggetti comuni. In passato, abbiamo analizzato la chimica dei fuochi d’artificio e persino la paura!