Säkerhetständstickor är ett vanligt föremål i varje hushålls kökslåda. Det är ett ganska enkelt koncept – slå tändstickshuvudet mot remsan och voila. Men det finns faktiskt en hel del kemi i detta vardagsföremål.
Det finns två typer av tändstickor: sådana som anses säkra och sådana som kan antändas med hjälp av vilken yta som helst. Den enda skillnaden är att i säkra tändstickor hålls de kemikalier som krävs för att antända dem åtskilda från varandra. Men innan vi förstår hur de fungerar måste vi först fråga oss – hur kom de till?
Lucifertändstickan
Säkerhetständstickor har kommit långt från sin föregångare, Lucifertändstickan. Enligt en artikel från 1893 i Pacific Rural Press tillskrivs uppfinningen av tändstickan Sir Isaac Holden, som drog nytta av behovet av omedelbar eld vid fingertopparna.
Det tog inte lång tid för Lucifer-tändstickan att bli populär. De såldes i metallburkar och kom med en bit sandpapper att tända mot. Sammansättningen av Lucifer-tändstickor var inte alltför olik dagens tändstickor. Men det fanns en ingrediens som gjorde en avgörande skillnad: vit fosfor.
Tändstickornas grymma historia
Vidare fosfor förekommer visserligen i dagens säkerhetständstickor, men bara i form av en liten mängd ånga – men det kommer vi in på senare. I början av 1800-talet var Lucifer-tändstickor dock starkt beroende av vit fosfor som en av huvudingredienserna i tändstickshuvudet. Vit fosfor är ett mycket brännbart och giftigt material. Dess pyroforiska egenskaper innebär att det kan självantända spontant. Därför används det ofta som brandvapen av militären.
Arbetare i tändsticksfabriker var ofta tvungna att få sin underkäke avlägsnad efter fosforförgiftning
Likt napalm används vit fosfor i granater och granater, och den antänds spontant för att ge upphov till en värme som är så intensiv att den smälter huden från benen. Denna kemikalie är också boven bakom phossy jaw, en yrkessjukdom som orsakas av inandning av kemikaliens giftiga ångor. Den vita fosforn angriper underkäken och orsakar abscesser och till och med hjärnskador. Den enda behandlingen var att ta bort hela käkbenet, vilket gjorde att den drabbade blev permanent vanställd. Det andra alternativet var döden på grund av organsvikt.
Den vita fosforens instabila och giftiga egenskaper innebar att dödliga olyckor inträffade varje dag: tändsticksaskar antändes plötsligt efter att ha skakats eller lämnats i solljus, och människor andades ofta in de giftiga ångorna. Något måste göras åt den farliga Lucifer-tändstickan.
När uppfanns säkerhetständstickor?
På grund av allmänhetens efterfrågan på och beroende av billiga tändstickor som kunde tändas var som helst tog det mer än 50 år efter att farorna identifierades innan tillverkningen av Lucifer-tändstickor upphörde. En kombination av pressbevakning, offentliga kampanjer och lagändringar innebar att dessa dödliga tändstickor 1910 äntligen ersattes med ett säkrare alternativ.
En tidningsannons från 1800-talet som visar hur Lucifer-tändstickorna, Bryant & Mays, övergick till säkerhetständstickor.
Varför kallas tändstickor för säkerhetständstickor?
Interessant nog användes de aktiva ingredienserna som fanns i Lucifer-tändstickor fortfarande i säkerhetständstickor, men med en avgörande skillnad: de brännbara kemikalierna separerades mellan tändstickshuvudet och slagplattan.
Vitt fosfor ersattes så småningom med en annan allotropp: rött fosfor. Röd fosfor antänds inte i luften när temperaturen är lägre än 240 °C, till skillnad från sin föregångare som kunde antändas spontant vid 30 °C. Detta innebär att det är ett mycket stabilare grundämne att använda i en vanlig hushållsartikel, och det är därför tändstickor kallas för säkerhetsändstickor – de är mycket säkrare nuförtiden!
Vad är säkerhetsändstickor?
Vi har redan slagit fast att det som kännetecknar säkerhetsändstickor är att de brännbara beståndsdelarna hålls åtskilda från varandra. Men vad är syftet bakom ingredienserna?
Tändstickshuvudet innehåller ett oxidationsmedel, vanligtvis kaliumklorat, och svavel. Dessa kemikalier antänds inte av sig själva, vilket innebär att tändstickan inte antänds av normal friktion. Detta beror på att slagytan innehåller den kemikalie som behövs för att kaliumkloratet och svaveln ska kunna antändas: röd fosfor.
Tändstickshuvudet innehåller också lim, som inte bara binder ihop material utan också fungerar som extra bränsle. Träpinnen är täckt av ett lager paraffinvax. Detta garanterar att lågan kommer att bränna ner pinnen. Träet är också indränkt i ammoniumfosfat som kväver eventuella efterljus. Slagytan och tändstickshuvudet har en gemensam ingrediens: pulveriserat glas. Detta är viktigt eftersom det är det som startar hela processen.
Röd fosfor ersatte vit fosfor i tändstickor eftersom den var mycket mer stabil. Det finns i slagytan på säkerhetsstubbarna, inte i tändstickshuvudet.
Hur fungerar säkerhetsstubbar?
När tändstickshuvudet träffar skraplisten skapar friktionen mellan glas och glas värme. Denna värme är tillräcklig för att omvandla en liten mängd röd fosfor till vit fosforånga.
Och även om vit fosfor antänds spontant skulle det bli en kortvarig uppvisning om det inte vore för oxidationsmedlet i tändstickshuvudet. Den lilla mängden vit fosfor börjar sönderdela kaliumkloratet och frigör syre så att lågan kan fortsätta brinna. Syret förenas sedan med svaveln så att den också kan börja brinna. Detta antänder tändstickans trä, som lågan fastnar vid på grund av paraffinvaxet.
Alla dessa komponenter gör att tändstickan kan hålla sig tänd tillräckligt länge för att tända ditt favorit Yankee Candle.
Skillnaden mellan säkerhetständstickor och vanliga tändstickor
Den enda skillnaden mellan säkerhetständstickor och stryk-allt-till-tändstickor är att tändstickshuvudet på de sistnämnda innehåller rött fosfor samt ett oxiderande medel och svavel. Detta gör att den kan antändas på vilken yta som helst när friktion skapar värme.
Om du däremot slår en säkerhetsändring mot en tegelvägg skulle det inte uppstå någon antändning eftersom röd fosfor inte ingår i tändsticksskallen.
Hur ser säkerhetsändstickor ut?
Om tändsticksskallarna vanligtvis är röda beror det inte på färgen på de kemikalier som ingår. Att den har samma färg som den röda fosforn är bara en tillfällighet. Anledningen till att tändstickshuvudet är färgat är att färgämne tillsätts i spetsen för att tydligt visa vilken ände som fattar eld.
Det är uppenbart att tändstickorna har genomgått en ganska grym utveckling. Det är en lättnad att säkerhetständstickor har tagit stora steg från Lucifers dagar, och hur något så litet kan vara så anmärkningsvärt.
Här på ReAgent älskar vi att avslöja de vetenskapliga och kemiska mysterierna bakom vardagliga föremål. Tidigare har vi tittat på kemin bakom fyrverkerier och till och med rädsla!
Disclaimer
Alt innehåll som publiceras på bloggen ReAgent.co.uk är endast till information. Bloggen, dess författare och samarbetspartners kan inte hållas ansvariga för olyckor, skador eller skador som delvis eller direkt orsakas av att den tillhandahållna informationen används. Dessutom rekommenderar vi inte att man använder någon kemikalie utan att läsa säkerhetsdatabladet (MSDS), som kan erhållas från tillverkaren. You should also follow any safety advice and precautions listed on the product label. If you have health and safety related questions, visit HSE.gov.uk.