燃烧现象应该说是人类接触到的第一个化学现象。根据我们的考古发现,180万到130万年前,有一个人现在被称为工匠,并且已经开始使用“火”。火的使用极大地促进了人类社会的发展。从那时起,人类可以吃熟食了。咀嚼或消化不熟的食物非常困难。在我们的日常生活中,我们经常看到木材燃烧的现象。如果我们再仔细一点看,我们会发现当一块木头完全燃烧时,只剩下一点点灰烬。通常情况下,燃烧1公斤木材后,只剩下不到12%的灰烬。然后问题出现了。除了这些灰烬,其他92多种物质在哪里?
科学家对这一现象做出了各种解释。最著名的假说之一是“燃素说”,它是由德国化学家施塔尔在18世纪初提出的。他说燃素与其他元素结合形成一种化合物。燃素是一种可燃物质。木头可以燃烧,因为它含有燃素。当木头燃烧时,失去的部分质量就是燃素的失去部分。
在接下来的几十年里,“燃素理论”在化学领域变得流行起来,直到1756年,俄罗斯化学家洛蒙·诺索夫将锡放入密封容器中进行煅烧。然后他发现在煅烧前后容器中的物质没有质量变化,经过多次实验,他的结果是一致的。因此,他对“燃素理论”提出了质疑,从此它在化学领域的地位受到了挑战。
后来,一个新的理论被建立起来,完美地解释了燃烧后木材质量的损失。这个理论就是质量守恒理论。所谓的质量守恒定律意味着,在一个孤立的系统中,无论发生什么反应,任何物质的总质量都不会改变。质量守恒定律是自然界最基本的定律之一。质量守恒定律意味着当物质发生任何反应时,质量不会消失,但是木材的燃烧会减少质量。这是怎么回事?
木材由植物生长,其主要成分是纤维素,属于多糖物质[。此外,木材中还有一些微量元素、无机盐、氮化合物、硫化合物等。当木材燃烧时,多糖物质会与氧气结合生成二氧化碳和水,而水在高温下会以气体的形式溢出。木材中只有一些无机盐和微量元素不能蒸发,最后留下一堆灰烬。实质上,木材的燃烧过程是木材与空气体反应,反应前后的总质量保持不变,但燃烧后大部分质量以气体形式溢出进入空气体,这部分质量不会随着空而消失。