il fuoco

Il fuoco

Il fuoco soddisfa esigenze vitali per la sopravvivenza e la sua conquista è stata uno dei punti cardine nella storia dell’uomo, mediante il quale ha potuto illuminare, riscaldare la sua dimora, tenere lontani gli animali pericolosi, cuocere i cibi, lavorare gli utensili.

L'uomo iniziò cominciando a conservare il fuoco reperibile naturalmente, causato dalla lava nei pressi dei vulcani, dai fulmini abbattutisi sulle foreste o dall'autocombustione delle erbe secche in estate; in seguito l’uomo ha imparato a produrre il fuoco quando ne aveva bisogno per frizione o percussione.

Solo dal Seicento, i fenomeni della combustione furono studiati con grande interesse, e la spiegazione del fuoco divenne forse il problema chimico più importante.

Per Robert Boyle (1627-1691), sostenitore della teoria corpuscolare, le particelle del fuoco si combinavano con i metalli, aumentandone il peso.

Georg Ernst Stahl (1659-1734) ipotizzò l'esistenza nei corpi combustibili di un principio infiammabile chiamato «flogisto», che in greco significa appunto infiammabile, formato da particelle che durante la combustione erano emesse dai corpi e assorbite dall'aria; quando l'aria era satura di flogisto la combustione cessava.

Antoine-Laurent Lavoisier (1743-1794) dimostrò, attraverso la combustione di candele in recipienti chiusi sul mercurio, che la combustione non flogisticava l'aria comune, ma trasformava la parte più pura dell'aria (ossigeno) in aria fissa (anidride carbonica), che non è preesistente, ma è un composto. Il fatto che in un recipiente chiuso ermeticamente, dopo un certo tempo, la fiamma di una candela si spegnesse, non era dovuto a eccesso di flogisto, ma a mancanza di ossigeno. Di qui la conclusione che i processi di combustione non erano dovuti alla fuoriuscita di flogisto, ma alla fissazione di ossigeno: la combustione dunque doveva essere considerata una reazione chimica in cui l'ossigeno svolge una funzione fondamentale.

La reazione di combustione è un processo chimico in cui l’ossigeno reagisce con delle sostanze combustibili e dalla quale si produce calore. Quando si accende un fiammifero, lo sfregamento riscalda la capocchia a una temperatura in cui le sostanze chimiche contenute reagiscono e bruciano sotto forma di fiamma, producendo del calore che si diffonde nell'aria. Se c'è vento che disperde il calore o il legno dello stelo del fiammifero è umido, lo sfregamento non innalza a sufficienza la temperatura d’innesco della combustione che non può iniziare.

Una volta acceso, il calore proveniente dalla fiamma sprigionata dalla capocchia innalza la temperatura della parte più vicina dello stelo del fiammifero e dell'ossigeno dell'aria ad esso adiacente permettendo lo svolgersi della reazione di combustione: il carbonio (C) del legno e l'ossigeno (O) dell'aria circostante si riscaldano sufficientemente e dalla loro combinazione si ottiene il monossido di carbonio (CO).

Durante la reazione di combustione, per effetto del calore, l'ossigeno si muove sempre più velocemente e si scontra con il carbonio e si combina con esso originando la molecola di monossido di carbonio (CO) e liberando energia termica.

Il monossido di carbonio reagisce a sua volta con l'ossigeno e si trasforma in biossido di carbonio o anidride carbonica (CO₂) oltre a liberare un’altra quota di energia termica.

C + 1/2 O₂    = CO  + 26,5 kcal

CO + 1/2 O₂ = CO₂ + 67,6 kcal.

In totale, nel corso della reazione, si sviluppano 94,1 kcal; il calore sviluppato durante il processo, riscalda il carbonio e l'ossigeno adiacenti, innescando una nuova reazione.

Questa energia liberata dalla combustione del legno è la quota di energia solare immagazzinata dalla pianta sottoforma di materia organica vegetale prodotta con la fotosintesi clorofilliana.