Праздничная химия

7 декабря 2011 в 12:32

Новогодняя ночь сверкает яркими огнями фейерверков. Когда небо окрашивается зеленым, синим, красным, оранжевым и другими цветами – это похоже на магию. Создание разноцветных фейерверков – одновременно наука и искусство, но любой праздничный огонь невозможен без нескольких обязательных компонентов – кислородсодержащей соли, горючего, связующих компонентов и красителей

Цветные огни создают настоящий праздник. Фото Petarda

В основе фейерверка - окислительно-восстановительная химическая реакция с образованием пламени, выделением тепла, дыма и звуковыми эффектами. Чтобы приготовить фейерверк, нужна основа - пиротехнический состав. Это смесь веществ, состоящая из окислителя, горючего средства, связующего компонента, а также красителей пламени, стабилизаторов, активаторов и ингибиторов.

Распределение ролей

Окислители - это соли кислородосодержащих кислот, например хлораты KClO3 (бертолетова соль), Ba(ClO3)2, нитраты KNO3, NaNO3, перманганаты KMnO4, а таже оксиды и пероксиды металлов Fe2O3, РbO2, CrO3, WO3 и др.

Эти вещества весьма активны и с удовольствием возгораются, отдавая свой кислород в процессе горения. В качестве горючего используются фосфор, сера, углерод в виде угля или сажи, углеводороды, термопласты, каучуки, металлы — магний, алюминий, медь. Когда вы поджигаете фитиль, вы тем самым активируете горючее.

Цементаторы или связующие компоненты - это смолы, камеди, олифа. Стабилизаторы – анилин, камфара - препятствуют самовозгоранию смеси при хранении. Активаторы увеличивают активность веществ. Инибиторы замедляют скорость горения – они нужны для того, чтобы вы имели время насладиться фейерверком.

Горячий свет

Существуют два основных механизма производства цветного фейерверка - накаливание и люминесценция.

В основе накаливания лежит процесс нагрева, который и провоцирует появление света. При нагревании, вещества – кислородсодержащие соли металлов, начинают излучать красный, оранжевый, желтый и белый свет по мере повышения температуры.

Если контролировать температуру фейерверка с помощью горючего, такого, например, как уголь, можно получить нужный цвет в нужное время. Металлы, такие как алюминий, магний и титан, горят очень ярко и являются очень полезными компонентами для повышения температуры фейерверков.

Холодный свет

Люминесцентный свет производится при помощи источников энергии, которые не используют тепло. Иногда такое свечение называется "холодный свет", так как такой процесс может происходить при низких температурах.

Для создания свечения, энергия поглощается электроном атома или молекулами, заставляя его возбуждаться, но нестабильно. Когда электрон возвращается в более низкое энергетическое состояние, энергия высвобождается в виде фотона (света). Энергия фотона определяет длину его волны или цвет.

Иногда реакции солей, необходимых для производства нужного цвета, происходят по-разному. Например, барий хлорид (зеленый) неустойчив при комнатной температуре, поэтому барий должен сочетаться с более стабильным соединением (например, хлорированным каучуком). В этом случае хлор выделяется от горения пиротехнического состава, чтобы затем сформировать хлорид бария и произвести зеленый цвет.

Хлорид меди (синий), с другой стороны, является неустойчивым при высоких температурах, так что фейерверк не должен слишком нагреваться, чтобы быть достаточно ярким и видным.

   
Красители фейерверков
Красный соли стронция, соли лития
карбонат лития, Li2CO3= красный
карбоната стронция, SrCO3= светло-красный
Оранжевый соли кальция
хлорид кальция, CaCl2
сульфат кальция, CaSO4·xH2O, где x= 0,2,3,5
Золотой накаливание железа (с углеродом), древесный уголь, или ламповая копоть
Желтый соединения натрия,
нитрат натрия, NaNO3
криолит, Na3AlF6
Светящийся белый раскаленныйметалл, такой как магний и алюминий,
окись бария BaO
Зеленый

соединения бария, ионы хлористого бария BaCl+

Синий соединения меди +  хлорсоержащий компонент,
парижская зелень (инсектицид), Cu3As2O3Cu(C2H3O2)2
хлорид меди (I), CuCl= бирюзовый
Сиреневый смесь соединений стронция (красный) и меди (синий)
Серебряный сжигание алюминия, титана, порошка или хлопьев магния

Искусное мастерство химика

Чистые цвета требуют чистых ингредиентов. Даже остаточного количества примесей натрия (желто-оранжевый цвет) достаточно, чтобы поглотить или изменить другие цвета.

Тщательная разработка состава фейерверка необходима для того, чтобы слишком много дыма или остатки других примесей не изменили первоначальный цвет “звезд”. В случае с фейерверками, как и со многими другими вещами, стоимость часто определяет качество.

Мастерство производителя и дата изготовления фейерверка может сильно повлиять на праздничное пиротехническое шоу или даже спровоцировать его срыв.

Автор: Галина Станслер
Теги:  химия, фейерверк, бертолетовасоль, перманганат
Нет комментариев
Добавить комментарий
Ничего не найдено

6 химикатов, которые попадают в наш организм вместе с мясом

Указанные ниже 6 видов лекарственных средств и химикатов имеют высокие шансы оказаться в бифштексе дальше

Как сделать стекло резиновым

Стекло твёрдо, но хрупко, и это здорово ограничивает его использование. И дело не только в том, что экраном iPhone трудно забить гвоздь, но и в том, что в целом ряде отраслей стекло просто нельзя применять, — хотя оно было бы идеальным вариантом по множеству причин дальше