美丽科学新作《燃烧吧，元素！》：自然之力的神奇展现

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△《燃烧吧，元素！》：自然之力的神奇展现  ©新知数媒

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从钻木取火而始，燃烧便在人类文明史上留下浓墨淡彩的一笔。近代化学的发展，从燃素说的没落到氧气的发现，也始终与燃烧有着千丝万缕的关系。燃烧，可以说是日常生活中最常接触到的一类化学反应。同时，它也具有震撼人心的美丽。

《燃烧吧，元素！》视频展示了多种元素的燃烧过程，我们选取了较有代表性的几个元素，用镜头语言再现它们被点燃后的反应历程。《结晶II》中采用延时摄影技术呈现结晶全过程，而在该视频中我们采用了减光镜等技术手段保证能够捕捉到燃烧过程的完整细节，最后成片仍保持为4K高清视频。下面是燃烧过程图片欣赏及详解。

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△木炭燃烧

木炭是一种历史极其悠久的燃料，早在殷商时期就被用于冶炼青铜器，现仍广泛应用于工业生产及日常生活中。木炭的主要成分为碳元素，“碳”这个字即由“炭”字演变而来。木炭燃烧过程中，若空气含量不足会生成一氧化碳。一氧化碳具有毒性，俗称“煤气中毒”，因此冬日在家中生炭取暖要格外注意空气流通。

有趣的是，木炭燃烧基本未见明火。明火是由可燃性气体燃烧产生的，蜡烛等物质在燃烧过程中会释放可燃性气体，因此出现火焰。还有一些物质，如金属钠，在燃烧过程中升华产生钠蒸汽，也会产生明火。而木炭燃烧过程中，主要生成阻燃的二氧化碳气体，因此看不到火焰。若空气不足，生成较多可燃的一氧化碳气体，则可以观察到微弱的淡蓝色火焰。

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△钠块燃烧

钠是一种极为活波的金属，自然条件下迅速氧化，因此自然界中鲜有钠金属单质存在。钠的燃烧过程非常有趣，金属表面迅速形成白色的氧化钠，形同糕点，随后整块金属钠熔融为类似馒头的液态球状，继续燃烧后生成略显黄色的过氧化钠，又像鸡排。金属钠在燃烧过程中呈现金黄色火焰，这是其本身特性，不同的金属元素燃烧时存在不同的颜色，称为焰色反应。

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△红磷燃烧

常见的磷单质分为白磷和红磷两种，白磷为淡黄蜡状固体，有剧毒，在空气中极易自燃；红磷为红色粉末，无毒。这两种磷燃烧后都生成五氧化二磷，若被人体吸入则会在肺部形成磷酸并释放大量热量，造成肺部灼伤。人体内含有大量的磷，主要存在于骨骼与牙齿中。若人死亡后，尸体腐化过程中会产生极易自燃的磷化氢气体，就是人们常说的“鬼火”。

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△镁条燃烧

镁条燃烧过程中释放出极为耀眼的白光，利用减光镜即可清晰观察到生成了白色的氧化镁。金属镁的这一性质被广泛应用于烟火中作为发光剂，结合前述不同金属的焰色反应，即可产生五颜六色的焰火。此外，老式照相机也采用镁粉作为照明材料，类似于现在的闪光灯，摄像师手持盛有镁粉的罩子，引燃镁粉的同时按下快门，很多老电影中都再现了这一幕。

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△硫粉燃烧

硫粉的燃烧过程则更为壮观。黄色的硫粉在点燃后会先发生熔融，变为鲜红色的液态硫，在黑暗环境中则可以观察到明显的蓝色火焰。由于硫常出现在火山口，它的很多化合物还具有刺鼻性气味，结合液态硫的颜色，西方历史中常把它和地狱联系起来。我国古代很早也有关于硫的记载，当时人们将单质硫晶体称为硫磺。硫磺易燃，因此四大发明之一的的火药即以硫磺、木炭和硝石（硝酸钾）按照“一硫二硝三木炭”的配比配制而成。

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