لماذا تشتعل النيران؟

كانت "ميرا" ووالدتها تعتنيان بحديقتهما المصغرة، الواقعة بين أحواض الزهور في حديقة أكبر في سان فرانسيسكو. سألت ميرا، مشيرةً إلى نار مخيم صغيرة ومُتحكّم بها كانت قد بنتها من الأغصان: "أمي، لماذا تحرق النار الخشب ثم تختفي؟ أين تذهب؟" ابتسمت والدتها قائلة: "هذا سؤال رائع يا ميرا، وقد استكشفه حتى كبار العلماء!"

في تلك اللحظة، تجوّل تيودورو، وهو صبي جار ذو شعر مموج متوسط الطول بني رملي، وسأل: "نعم، مثلما تحترق قطعة خشب وتتحول إلى رماد، ولكن هناك أيضًا حرارة وضوء! من أين أتت تلك الطاقة؟" سأل وهو يحك رأسه. شرحت أم ميرا: "هذا يا أصدقائي هو الاحتراق. إنها عملية كيميائية تتفاعل فيها مادة بسرعة مع مؤكسد، عادة الأكسجين، لإنتاج الحرارة والضوء."

تنداي، الذي كان يراقب بهدوء، قال فجأة: "إذن، هذا ليس سحراً؟ إنه... علم؟" ابتسمت والدة ميرا. "بالضبط! لفترة طويلة، اعتقد الناس أن النار سحرية، لكن المفكرين الأذكياء بدأوا يسألون 'لماذا؟' ويبحثون عن إجابات." وأشارت نحو كتاب بالٍ على طاولة الشرفة. "أحد هؤلاء المفكرين عاش منذ فترة طويلة، وقد يبدو اسمه مألوفاً إذا كنت قد درست الكيمياء من قبل."

لقد كان زمن تقدم لا يُصدق، ولكنه كان أيضاً زمن غموض كبير. لندخل إلى عالم أنطوان لوران دي لافوازييه، الكيميائي الفرنسي، المولود عام ألف وسبعمئة وثلاثة وأربعين. لافوازييه، الذي غالبًا ما يُطلق عليه "أبو الكيمياء الحديثة"، لم يكتفِ بمجرد استخدام النار؛ بل أراد فهمها. لقد كان جابي ضرائب أيضًا، مما جعله غير محبوب خلال الثورة، لكنه كان أيضًا دقيقًا ومنهجيًا بشكل لا يصدق في عمله العلمي.

في إحدى الأمسيات، بينما كان يعمل لوقت متأخر في مختبره، التفت لافوازييه إلى زوجته، ماري آن بييريت بولز، التي كانت أيضًا مساعدته في المختبر، وقال: "ماري، هل تساءلتِ يومًا ما الذي يربط اللهب بالهواء الذي نتنفسه؟ يبدو أن كل شيء يختفي في العدم." ويُقال إن لافوازييه نفسه أعلن ذات مرة: "لا شيء يضيع، لا شيء يُخلق، كل شيء يتحول."

قاس لافوازييه بعناية كتلة الأجسام قبل وبعد حرقها. واكتشف أنه عندما يحترق شيء ما، فإنه يتحد مع الأكسجين من الهواء. هذا الاتحاد لا يجعل الأشياء تختفي؛ بل يحولها! النار ليست عنصراً؛ إنها تفاعل كيميائي! كما حدد الأكسجين والهيدروجين، مما أحدث ثورة في فهمنا للكيمياء.

لقد غيّر اكتشاف لافوازييه فهمنا لكل شيء، من المحركات إلى الطهي! فقد أدى إلى تطوير محركات الاحتراق الداخلي، التي تشغل معظم السيارات والشاحنات اليوم. وساعدنا على فهم كيف تستخدم أجسامنا الطعام للحصول على الطاقة - وهو أيضًا شكل من أشكال الاحتراق! هل تعلم أن الطاقة المنبعثة من صاعقة برق واحدة يمكن أن تصل إلى مليار جول؟ وهذا يكفي لتشغيل بلدة صغيرة لفترة قصيرة!

بالعودة إلى الحديقة المصغرة، صاحت ميرا: "إذن، الخشب لا يختفي، بل يتحول فقط إلى مواد مختلفة، مثل الرماد والغازات التي تختلط بالهواء!" أضاف تيودورو: "والحرارة والضوء هما مجرد طاقة تنطلق عندما يتحد الخشب مع الأكسجين! واو!" ابتسمت والدتها قائلة: "بالضبط! لقد ساعدنا لافوازييه على فهم أن المادة تتغير شكلها ولكنها لا تختفي."

قال تينداي، الذي وصل للتو: "هذا مثل عندما تخبز كعكة! المكونات تتغير، لكنها لا تزال موجودة، فقط في شكل مختلف." وأضافت ميرا: "أو عندما تتنفس! أنت تستنشق الأكسجين وتزفر ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز مختلف تمامًا!" وعلّق تيودورو: "إنه مثل تشكل الصدأ على المعدن. المعدن لا يزال موجودًا، لكنه الآن متحد مع الأكسجين، مكونًا الصدأ!"

"الاحتراق هو تفاعل كيميائي يحوّل المادة ويطلق الطاقة!" أعلنت ميرا، وهي تكتب في دفتر ملاحظاتها. ثم تساءل تينداي: "إذا كان الاحتراق يحتاج إلى الأكسجين، فماذا يحدث على الكواكب التي لا تحتوي عليه؟" فكّر الأصدقاء الثلاثة في هذا اللغز، وقد أثار فضولهم استكشاف علمي جديد تمامًا!