Kemija iza vatrenog vatrometa

Nisu svi vatrometi stvoreni jednakim. Na primjer, postoji razlika između petarde i pjenušaca: Cilj vatrogastva je stvoriti kontroliranu eksploziju; s druge strane pjenušac sagorijeva tijekom dugog vremena (do jedne minute) i stvara sjajan tuš iskre.

Pjenušac se sastoji od nekoliko tvari:

• Oksidant
• Gorivo
• Prah od željeza, čelika, aluminija ili drugog metala
• Zapaljivo vezivo

Uz ove komponente, mogu se dodati i bojila i spojevi za moderiranje kemijska reakcija. Često su drveni ugljen i sumpor gorivo za vatromet, ili pjenušači mogu jednostavno koristiti vezivo kao gorivo. Vezivo je obično šećer, škrob ili šelak. Kao oksidanti mogu se koristiti kalijev nitrat ili kalijev klorat. Za stvaranje iskre koriste se metali. Formule za iskrivanje može biti vrlo jednostavno. Na primjer, pjenušac se može sastojati samo od kalijevog perklorata, titana ili aluminija i dekstrina.

Sad kad ste vidjeli sastav pjenušavaca, razmotrimo kako te kemikalije reagiraju jedna s drugom.

Oksidanti stvaraju kisik kako bi sagorjeli smjesu. Oksidanti su obično nitrati, klorati ili perklorati. Nitrati se sastoje od iona metala i nitratnog iona. Nitrati odustaju od 30% svog kisika da bi se dobili nitriti i kisik. Rezultirajuća jednadžba kalijevog nitrata izgleda ovako:

2 KNO₃(kruta) → 2 KNO₂(kruta) + 0₂(plin)

Klorati se sastoje od iona metala i kloratnog iona. Klorati odustaju od svoga kisika što izaziva spektakularniju reakciju. Međutim, to također znači da su eksplozivni. Primjer kalijevog klorata dajući svoj kisik izgledao bi ovako:

2 KClO₃(kruta tvar) → 2 KCl (kruta) + 3 0₂(plin)

Perklorati imaju u sebi više kisika, ali je manje vjerojatno da će eksplodirati kao rezultat udara nego klorati. Kalijev perhlorat u toj reakciji daje svoj kisik:

KClO₄(kruti) → KCl (kruti) + 20 °₂(plin)

Redukciona sredstva su gorivo koje se koristi za sagorijevanje kisika koje stvaraju oksidanti. To izgaranje proizvodi vrući plin. Primjeri reducirajućih tvari su sumpor i ugljen, koji reagiraju s kisikom i tvore sumporni dioksid (SO₂) i ugljični dioksid (CO₂), odn.

Dva redukciona sredstva mogu se kombinirati za ubrzavanje ili usporavanje reakcije. Također, metali utječu na brzinu reakcije. Finiji metalni prah reagira brže od grubih pudera ili pahuljica. Za reguliranje reakcije mogu se dodati i druge tvari, poput kukuruzne brašne.

Veziva drže smjesu zajedno. Za pjenušave uobičajena veziva su dekstrin (šećer) navlažen vodom ili šelak-spoj koji se navlaži alkoholom. Vezivo može služiti kao redukcijsko sredstvo i kao moderator reakcije.

Spojimo sve. Pjenušac se sastoji od kemijske smjese koja se oblikuje na kruti štap ili žicu. Te se kemikalije često miješaju s vodom da nastanu mulj koji se može obložiti žicom (potapanjem) ili sipati u cijev. Jednom kada se smjesa osuši dobit ćete pjenušac. Aluminij, željezo, čelik, cink ili magnezij u obliku prašine ili pahuljica mogu se koristiti za stvaranje svijetlih, blistavih iskre. Metalne ljuskice zagrijavaju se dok se ne sagrijavaju i sjajno sjaju ili, na dovoljno visokoj temperaturi, zapravo ne izgaraju. Ponekad se vatre nazivaju snježne kugle u odnosu na kuglu iskre koja okružuje gorući dio pjenušaca.

Za stvaranje boja mogu se dodati razne kemikalije. Gorivo i oksidator su proporcionalni s ostalim kemikalijama, tako da pjenušac gori polako nego da eksplodira poput petarde. Jednom kada se jedan kraj vatrogasne pločice zapali, on se progresivno izgara na drugom kraju. Teoretski, kraj štapa ili žice je pogodan za podupiranje dok gori.

Očito, iskre koje kaskadno padaju sa zapaljenog štapa predstavljaju opasnost od požara i izgaranja; manje je očito da pjenušavi sadrže jedan ili više metala, tako da mogu predstavljati opasnost za zdravlje. Pjenušave se ne bi trebale paliti na kolačima kao svijeće ili na drugi način koristiti na način koji bi mogao dovesti do trošenja pepela. Dakle, sigurno koristite pjenušave i zabavite se!