The Chemistry Behind Sparkler Fireworks

Nie wszystkie fajerwerki są sobie równe. Na przykład istnieje różnica między petardą a brylantem: celem petardy jest stworzenie kontrolowanej eksplozji; z drugiej strony brylant pali się przez długi okres czasu (do minuty) i wytwarza olśniewający deszcz iskier.

Brylant składa się z kilku substancji:

• Utleniacz
• Paliwo
• Proszek żelaza, stali, aluminium lub innego metalu
• Palny środek wiążący

Oprócz tych składników można również dodawać barwniki i związki w celu złagodzenia Reakcja chemiczna. Często węgiel drzewny i siarka są paliwem fajerwerkowym, a sparklers mogą po prostu użyć spoiwa jako paliwa. Środkiem wiążącym jest zwykle cukier, skrobia lub szelak. Jako utleniacze można stosować azotan potasu lub chloran potasu. Metale są używane do tworzenia iskier. Formuły brylantowe może być dość proste. Na przykład brylant może składać się tylko z nadchloranu potasu, tytanu lub glinu i dekstryny.

Po obejrzeniu składu brylanta zastanówmy się, jak te chemikalia reagują ze sobą.

Utleniacze wytwarzają tlen do spalania mieszanki. Utleniacze to zwykle azotany, chlorany lub nadchlorany. Azotany składają się z jonu metalu i jonu azotanowego. Azotany oddają 30% tlenu w celu uzyskania azotynów i tlenu. Wynikowe równanie azotanu potasu wygląda następująco:

2 KNO₃(ciało stałe) → 2 KNO₂(stały) + O₂(gaz)

Chlorany składają się z jonu metalu i jonu chloranu. Chlorany oddają cały swój tlen, powodując bardziej spektakularną reakcję. Oznacza to jednak również, że są wybuchowe. Przykład chloranu potasu wydzielanie tlenu wyglądałoby tak:

2 KClO₃(ciało stałe) → 2 KCl (ciało stałe) + 3 O₂(gaz)

W nadchloranach jest więcej tlenu, ale rzadziej wybuchają w wyniku uderzenia niż w przypadku chloranów. Nadchloran potasu wytwarza tlen w tej reakcji:

KClO₄(ciało stałe) → KCl (ciało stałe) + 2 O₂(gaz)

Czynniki redukujące są paliwem stosowanym do spalania tlenu wytwarzanego przez utleniacze. W wyniku spalania powstaje gorący gaz. Przykładami środków redukujących są siarka i węgiel drzewny, które reagują z tlenem z wytworzeniem dwutlenku siarki (SO₂) i dwutlenek węgla (CO₂) odpowiednio.

Dwa środki redukujące można połączyć w celu przyspieszenia lub spowolnienia reakcji. Metale wpływają również na szybkość reakcji. Drobniejsze proszki metali reagują szybciej niż grubsze proszki lub płatki. Można również dodawać inne substancje, takie jak mąka kukurydziana, aby regulować reakcję.

Spoiwa utrzymują mieszaninę razem. W przypadku brylanta powszechnymi spoiwami są dekstryna (cukier) zwilżona wodą lub związek szelaku zwilżony alkoholem. Środek wiążący może służyć jako środek redukujący i jako moderator reakcji.

Złóżmy to wszystko razem. Brylant składa się z mieszaniny chemicznej uformowanej na sztywnym drążku lub drucie. Te chemikalia często miesza się z wodą, aby utworzyć zawiesinę, którą można pokryć drutem (zanurzając) lub wlać do tuby. Gdy mieszanina wyschnie, masz brylant. Pył lub płatki aluminium, żelaza, stali, cynku lub magnezu mogą być użyte do wytworzenia jasnych, mieniących się iskier. Metalowe płatki nagrzewają się, aż zaczną świecić i świecą jasno lub, przy wystarczająco wysokiej temperaturze, faktycznie się palą. Czasami ognie nazywane są śnieżkami w odniesieniu do kuli iskier otaczającej płonącą część ognika.

Można dodawać różne chemikalia, aby stworzyć kolory. Paliwo i utleniacz są proporcjonalne, podobnie jak inne chemikalia, dzięki czemu brylant płonie powoli zamiast eksplodować jak petarda. Po zapaleniu jednego końca brylanta pali się on stopniowo do drugiego końca. Teoretycznie koniec kija lub drutu nadaje się do podparcia go podczas spalania.

Oczywiście iskry spływające z płonącego patyka stanowią zagrożenie pożarem i poparzeniem; mniej oczywiste, że sparklers zawierają jeden lub więcej metali, więc mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia. Brylantów nie należy palić na torcie jako świecy ani w inny sposób stosować w sposób, który mógłby prowadzić do zużycia popiołu. Używaj sparklerów bezpiecznie i baw się dobrze!