Почему бумага горит, а камень нет?

Бумага, камень, ножницы, вода, человек — всё состоит из атомов. Атомы бывают разные: большие и поменьше. Но самое важное их свойство — валентность. Это способность атомов создавать связи с другими атомами. Будем называть это дружелюбностью. Есть совсем «не дружелюбные» атомы, которые ни с кем не связываются. (Например, неон или аргон). А есть «дружелюбные», которые любят связываться с другими атомами, но не со всеми, а только с некоторыми (водород или хлор). Всё как у людей. Когда атомы связываются, получаются молекулы — несколько, а иногда и даже очень много связанных вместе атомов. Среди всех видов атомов в периодической таблице есть пара особенных для нашей истории и жизни: углерод и кислород.

Углерод — это основа жизни, «очень дружелюбный» атом. Он может связываться сразу с четырьмя другими атомами. А если эти атомы тоже углероды, то может получиться длинная цепочка «друзей», к которым присоединяются другие дружественные атомы. Так образуются органические молекулы. Из таких молекул состоит всё живое: люди, бактерии и, конечно же, бумага. Ведь бумагу делают из древесины, ранее живого дерева.

Основная молекула бумаги — это целлюлоза, часть клеточной стенки растений. Это длинная цепочка углеродов, к которой присоединились водород (белый) и кислород (красный). Кстати, про кислород. Он — «слишком дружелюбный» атом, можно даже сказать, разрушительно дружелюбный. Кислород обожает создавать новые связи, даже если для этого приходится разрушать других атомов. То есть кислород может силой забирать себе друзей из очень многих разных молекул. Горение — это химическая реакция между веществом и кислородом. То есть горячий кислород приходит, разрывает одни связи и создаёт другие. Вот такая молекулярная драма: углерод был связан с другими углеродами, но пришёл кислород и теперь он соединён с углеродом, образуя молекулу углекислого газа (CO₂), в то время как атомы водорода и кислорода объединились и стали молекулой воды (H₂O). Такие «сцены в отношениях» кислород устраивает постоянно. Если кислорода много, а в воздухе его очень много (20%), он разрывает длинные цепочки молекул целлюлозы, а на их месте остаётся лишь небольшая кучка стабильных крепких соединений разных атомов, которую мы называем золой. Интересно, что этот химический спектакль сопровождается выделением тепла и света. В химии это называется экзотермической реакцией.

Хочется рассказать почему, но это немного за рамками нашего вопроса. Бумага горит, потому что в целлюлозе дружба (связи) между атомами не достаточно крепкие, чтобы противостоять настойчивому горячему энергичному и ОЧЕНЬ дружелюбному кислороду.

Камни тоже состоят из атомов, но молекулы камней (например, кварца SiO₂) настолько дружны, что их «дружбу» не сломит какой-то там кислород, даже если он горяч. Эти соединения уже находятся в состоянии энергетического минимума. Они настолько «устоялись», что не хотят ничего менять, им очень хорошо вместе. Хотя, камень можно зажечь. Для этого его нужно «просто» нагреть до температуры, примерно 1600 °C. Это как тысяча свечей. При такой температуре атомы начинают сильно вибрировать, крутится и дергаться, и их связи могут разрываться, давая кислороду шанс вмешаться и отхватить себе друга.

Бумага — это хрупкая «цепочка дружбы», легко поддающаяся влиянию, а камень — это стойкая «крепость» отношений, почти не подверженная изменениям. Но даже самые крепкие связи поддаются энергии тепла и времени.