Химия салюта и фейерверка

В преддверии Нового года все закупают большое количество пиротехники, чтоб стать причастным к не забываемому шоу - новогоднему салюту. 

Как же образуется не повторимые цвета и взрывы во время салюта и фейерверка? В этом поможет разобраться наша любимая Химия ))

 

 

 

Что такое салют?

Сейчас много различных салютов и фейерверков, наиболее распространенными называются: пион, хризантема, диадема, мульти-брейк, салют, римские свечи, серебрянная ладья, торт. 

Причина, почему так много салютов и фейерверков названы в честь цветущих растений, потому что они начинаются как бы из семени или оболочки.

Оболочка содержит ингредиенты, необходимые для визуального отображения. Внутри типичный салют представляет собой трубку, полную взрывчатых химических веществ, которые производит эффекты и цвета для этого показа. Химические вещества, начиненные вовнутрь трубы включает свободный порох и концентрированные взрывающиеся шарики, которые пиротехники называют “звезды”. Когда звезды взрываются это то, что мы видим, освещая небо. Внутри центра оболочки сосредоточен разрывной заряд, который соединен с плавким предохранителем, который зажигает пиротехнику.

Цвета в фейерверках исходят из широкого спектра металлических соединений – особенно металлических солей. Например, поваренная соль используемая каждый день один из видов соли (хлорид натрия), в химии «соль» означает любое соединение, которое содержит металлические и неметаллические атомы. Эти соединения дают огромный ассортимент цветов.

Наиболее важным компонентом фейерверков является, конечно, взрывчатая смесь. Она была обнаружена случайно китайскими алхимиками, которых в действительности больше волновало открытие эликсир жизни. Они обнаружили, что сочетание мёда, серы и селитры (нитрат калия) вдруг воспламенялось при нагревании.

К сочетанию серы и нитрата калия позднее присоединили уголь вместо мёда. Современный порох имеет селитру, древесный уголь и серу по весу в соотношении 75:15:10. Это соотношение остается неизменным с 1781 года.

Сжигание черного порошка не происходит как одной реакции и поэтому продукция может быть достаточно сложной. Ближе всего к представительной уравнение для процесса показан ниже, с углем, ссылается его эмпирическая формула:

6KNO3 + C7H4O + 2S → K2CO3 + K2*4 + K2S + 4CO2 + 2CO + 2 2O + 3N2

Вариацией размера пороха и количеством влаги можно значительно увеличить время горения для целей пиротехники.

 

Как создается такое большое количество цветов в салюте?

«Звезды», содержащиеся в составе пиротехники содержат металлический порошок или соли, которые дают фейерверк красок. Часто в порошок добавляется порох для оказания помощи в зажигании. Тепло, выделяемое при реакции горения переводят электроны в атомах металлов к более высоким уровням энергии. Эти возбужденные состояния нестабильны, поэтому электрон быстро возвращается к своей энергии (или основному состоянию), испуская избыток энергии как фейерверк красок. Различные металлы будут иметь другой энергетический зазор между нормальным и возбужденным состоянием, приводит к выбросам различных цветов. По этой же причине различные металлы дают различные краски, что позволяет различать их между ними.

Цвета, излучаемые различными металлами дают разнообразный фейерверк красок.

Некоторые металлы, присутствующие в соединениях имеют важное значение, но некоторые соединения неустойчивы. Некоторые цвета также трудно производить. Содержащие соединения меди, как правило, нестабильны при более высоких температурах и если достигают этих температур то распадаются не достигнув голубой окраски. По этой причине часто говорят, что оценить салюты и фейерверки на качество можно по наличию голубого цвета. Фиолетовый также довольно трудно производить, так как он предполагает использование вызывающих синий соединений в сочетании с красным цветом.

Создание салютов и фейерверков является сложной задачей, требующей значительного искусства и применения науки физическая химия.

 

 

 

Кратко о пиротехнике:

В состав каждого пиротехнического изделия входят определенные химические вещества:

  • горючие вещества
  • флегматизаторы
  • цементаторы
  • окислители
  • химически активные металлы

 

Горючие вещества

Самый важный компонент пиротехники — горючие вещества. Известнейшее и древнейшее горючее вещество — порох. В его классический состав входят сера, древесный уголь и селитра. Современные виды пороха имеют более сложный и комплексный состав. Порох является главным разрывающим элементом фейерверка.

Также в состав пиротехники входят органические горючие материалы — древесный уголь и сахар. Широко применяются бор, сера и кремний. Окисление кремния и бора ведет к образованию газообразных продуктов и к выбросу большого количества тепловой энергии. Как правило, такие вещества используются во взрывателях с замедленным действием или для поджигания других составов в нужный момент.

 

Флегматизаторы

Флегматизаторы — это особые примеси, позволяющие снизить чувствительность взрывчатых смесей к внешним факторам (удары, сдавление, повышение температуры окружающей среды и т. д.). Добавление флегматизаторов в фейерверки дает возможность активировать их только при условии поджигания фитиля.

 

Цементаторы

Вся пиротехника выпускается в спрессованном виде. Вещества-цементаторы необходимы именно для уплотнения пиротехнических смесей.

 

Окислители

Основное свойство окислителей — способность выделять кислород при высокой температуре. К окислителям относятся перманганаты, хлораты, сульфаты, перхлораты, нитраты и другие вещества.

 

Химические активные металлы

Химически активные металлы, входящие в состав пиротехнических изделий, горят при высоких температурах. Их горение сопровождается ярким светом. Химически активные металлы, которые стали применяться в пиротехнике лишь в XIX веке, позволили сделать фейерверки гораздо более эффектными и красочными. Каждый из этих металлов испускает свой цвет: к примеру, кальций дает оранжевый, натрий — желтый, а медь — синий.

 

Корпус фейерверка

Корпус любого салюта должен быть изготовлен из легкого материала, осколки которого не могут никого травмировать. Поэтому для производства корпусов чаще всего применяют картон или плотную бумагу.

 

 

 

 

Postupi.online

 

Uchmet

Tetrika-school

Foxford