성냥갑의 마찰면에 성냥개비의 머리를 빠르게 그으면 불꽃이 튀며 불이 붙는 이유는?

Question

예전에는 성냥을 많이 사용했잖아요. 성냥갑의 마찰면에 성냥개비의 머리를 빠르게 그으면 불꽃이 튀며 불이 붙여서 사용을 했는데요. 이 현상은 어떤 원리에 의해 발생하는 것인가요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

일상에서 흔히 보던 성냥불을 켜는 과정은 연쇄 화학 반응에 의한 것으로 우리가 현재 주로 사용하는 성냥은 마찰면과 성냥 알에 핵심 화학 물질을 분리해 둔 안전 성냥 입니다. 이 두 부분이 마찰을 일으킬 때 발생하는 과정에 대해 설명해 드리도록 하겠습니다.

성냥 개비를 마찰면에 빠르게 그으면 순간적으로 발생하는 열에너지는 마찰면에 있는 그물망 구조의 고분자 결합을 끊어내고, 반응성이 극도로 높은 사면체 구조로 상전이 시킵니다. 이 미세한 사면체 구조는 공기 중의 산소와 닿자마자 스스로 불이 붙어 아주 작은 초기 불씨를 만듭니다.

이 불꽃의 열기는 성냥 알에 포함된 강력한 산화제인 염소산칼륨을 열분해하여 순간적으로 다량의 산소를 뿜어내고 방출된 고농도의 산소는 성냥 알의 주 연료인 황과 폭발적으로 연소하며 불꽃을 피워내고, 마지막으로 이 열기가 나무 막대로 옮겨 붙으며 발화가 일어납니다.