在生活中，經常能觀察到鐵製品生鏽的現象。在鐵器表面出現的紅褐色鏽跡，其中含有三氧化二鐵等成分。乾燥的氧氣本身對鐵的影響其實不大，但在水和鹽分存在的條件下，生鏽就會變得更容易發生。
生鏽的鐵鏈。圖片來源：123rf。
生鏽氧化讓原本堅韌的金屬變得疏鬆脆弱，這會帶來很多經濟損失和安全隱患。全球每年因鏽蝕造成的經濟損失高達4萬億美元。因此，人們總是想盡辦法阻止鐵與氧氣反應。比如說給鐵製品刷上防鏽漆，或者用不鏽鋼替代普通的鐵。
然而，這個總是令人頭疼的「生鏽反應」也有派上用場的時候。我們在冬天使用的一次性取暖貼（「暖寶寶」），利用的就是鐵生鏽的過程。
在「暖寶寶」當中，最主要的成分就是鐵粉，此外它還含有活性炭、水、食鹽，以及高吸水性樹脂和蛭石。最後這兩種成分可以吸收水分，為反應物提供潮溼的環境，同時避免水流出來弄溼衣服。
「暖寶寶」體積小、攜帶方便。圖片來源：aliexpress.com
這種取暖貼有兩層包裝，外層的密封包裝可以隔絕空氣，而內側包裝則是透氣的。當打開外層包裝之後，其中的鐵粉接觸空氣中的氧氣，就會開始反應，生成三氧化二鐵。這個氧化反應放熱，就會讓「暖寶寶」暖和起來。
平時人們會想盡辦法阻止鐵生鏽，但是為了取暖，人們設法讓「暖寶寶」裡的鐵粉迅速「生鏽」。一方面，「暖寶寶」中的鐵是細小的鐵粉，與氧氣接觸的表面積很大；另一方面，鹽和水的存在也加速了反應。
「暖寶寶」內層包裝袋有透氣的小孔，內部是細碎的鐵粉。圖片來源：aliexpress.com
這個反應說起來很簡單，但設計「暖寶寶」其實還要稍微複雜一些。反應太慢了可能等很久都不會暖和，太快了不僅容易燙傷，而且會導致鐵粉更快被消耗完。為了讓反應保持恰當的速度，並且儘可能長時間保持暖和，生產商會測試各種成分最適宜的添加量和配比。此外，內層包裝袋也很重要，通過改變它的透氣程度，也可以控制反應發生的快慢。用在不同地方的取暖貼也有不同的設計，比如說放在鞋子裡的暖腳貼內層包裝會更透氣一點，因為鞋子內部沒有那麼充足的氧氣。
除了取暖貼，那些可以「自加熱」的方便盒飯、方便火鍋，它們的加熱包也可能含有鐵粉，或者鋁粉、氧化鈣等成分。按要求倒入水之後，就會引發放熱反應。在這些地方，反應放熱甚至可將溫度提升至125℃，這足以將食物充分加熱。使用這種加熱包時也要格外注意安全，避免燙傷。
除了化學反應之外，也有用物理過程帶來溫暖的方法。有一種暖手包裡面裝著透明的溶液，其中還有一個金屬的「引發片」。掰一掰金屬片，你就會看到其中的液體開始結晶，並且感受到發熱。這種暖手包裡裝的東西是濃濃的醋酸鈉過飽和溶液，金屬片可以引發結晶過程，讓它變成水合醋酸鈉晶體。這個結晶過程會放出熱量可供取暖，因此這種物質也被稱為「熱冰」。和一次性的「暖寶寶」不同，這種暖手包加熱之後還可以再次使用。
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鐵生鏽本質上是鐵與空氣中氧氣、水蒸氣等發生化學反應的過程。
少年編委：子沐；劉伯駿