Elemente chimice in artificii

fireworks 2018
elemente chimice din artificii

Ce, cum si din ce sunt compuse artificiile?

Artificiile sunt o parte traditionala a multor sarbatori. Exista multa fizica si chimie implicata in realizarea artificiilor. Culorile lor provin din diferitele temperaturi ale metalelor fierbinti, stralucitoare si din lumina emisa de compusi chimici arsi. Reactiile chimice le propulseaza si le izbesc in forme speciale.
Culorile din artificii provin dintr-o mare varietate de compusi metalici - in special saruri metalice. „Sare” ca cuvant conjureaza imagini cu sare normala de masa pe care o folositi probabil in fiecare zi; in timp ce este vorba despre un singur tip de sare (clorura de sodiu), in chimie „sarea” se refera la orice compus care contine atomi metalici si nemetalici legati ionic impreuna. Deci, cum dau acesti compusi o gama uriasa de culori si ce mai este nevoie pentru a produce artificii?
Cea mai importanta componenta a unui foc de artificii este, desigur, praful de pusca sau „pulberea neagra”, asa cum este cunoscuta si ea. A fost descoperita din intamplare de catre alchimistii chinezi, care in realitate erau mai preocupati sa descopere elixirul vietii decat sa arunce lucrurile in aer; au descoperit ca o combinatie de miere, sulf si sare de sare (azotat de potasiu) ar fi erupt brusc in flacara la incalzire.


Elemente chimice din artificii


Aluminiul: Este folosit pentru a produce flacari si scantei argintii si albe. Este o componenta comuna a scanteilor.

Antimoniu: Este folosit pentru a crea efecte de sclipire de artificii.

Bariu: Este folosit pentru a crea culori verzi in artificii si poate ajuta si la stabilizarea altor elemente volatile.

Calciu: Este folosit pentru aprofundarea culorilor artificiale. Sarurile de calciu produc artificii portocalii.

Carbon: Este unul dintre componentele principale ale pulberii negre, care este utilizat ca propulsor in artificii. Carbonul furnizeaza combustibilul pentru un foc de artificii. Formele comune includ negru de carbon, zahar sau amidon.

Clor: Este o componenta importanta a multor oxizori din artificii. Multe dintre sarurile metalice care produc culori contin clor.

Cupru: Compusii de cupru produc culorile albastre in artificii.

Fier: Este folosit pentru producerea de scantei. Caldura metalului determina culoarea scanteilor.

Litiu: Este un metal care este folosit pentru a conferi o culoare rosie artificiilor. Carbonatul de litiu, in special, este un colorant obisnuit.

Magneziu: Arde un alb foarte stralucitor, deci este folosit pentru a adauga scantei albe sau pentru a imbunatati stralucirea generala a unui foc de artificii.

Oxigen: Focurile de artificii includ oxidanti, care sunt substante care produc oxigen pentru a se produce arderea. Oxidantii sunt de obicei nitrati, clorati sau perclorate. Uneori, aceeasi substanta este utilizata pentru a oferi oxigen si culoare.

Fosfor: Arde spontan in aer si este, de asemenea, responsabil pentru unele efecte stralucitoare in intuneric. Poate fi o componenta a combustibilului unui foc de artificii.

Potasiu: Ajuta la oxidarea amestecurilor de artificii. Nitratul de potasiu , cloratul de potasiu si percloratul de potasiu sunt toate oxidante importante.

Sodiu: Confera artificiilor o culoare galbena sau aurie, cu toate acestea, culoarea poate fi atat de stralucitoare incat mascheaza culori mai putin intense.

Sulful: Este o componenta a pulberii negre. Se gaseste in propulsorul / combustibilul unui foc de artificii.

Strontium: Sarurile de strontiu confera o culoare rosie artificiilor. Compusii de strontiu sunt de asemenea importanti pentru stabilizarea amestecurilor de artificii.

Titan: Metalul de titan poate fi ars sub forma de pulbere sau fulgi pentru a produce scantei de argint.

Zincul: Zincul este folosit pentru a crea efecte de fum pentru artificii si alte dispozitive pirotehnice.





Combinația de sulf și nitrat de potasiu a fost ulterior unită de cărbune în locul mierii - sulful și cărbunele acționează ca combustibili în reacție, în timp ce nitratul de potasiu funcționează ca agent oxidant. Pulberea neagră modernă are o proporție de greutate sare-cărbune / sulf de 75:15:10; acest raport a rămas neschimbat din jurul anului 1781.
Arderea pulberii negre nu are loc ca o singură reacție și astfel produsele pot fi destul de complicate. Cel mai apropiat lucru la o ecuație reprezentativă pentru proces este prezentat mai jos, cu cărbune la care face referire formula sa empirică:
6 KNO 3 + C 7 H 4 O + 2 S → K 2 CO 3 + K 2 SO 4 + K 2 S + 4 CO 2 + 2 CO + 2 H 2 O + 3 N 2
Variația dimensiunii granule a prafului de pușcă și a cantității de umiditate pot fi utilizate pentru a crește semnificativ timpul de ardere în scopurile pirotehnicii.
La fel ca praful de pușcă, focurile de artificii vor conține un „liant” - folosit pentru a menține componentele împreună, precum și pentru a reduce sensibilitatea atât la șoc, cât și la impact. În general, vor lua forma unui compus organic, adesea dextrină , care poate acționa ca combustibil după aprindere. Un agent oxidant este de asemenea necesar pentru a produce oxigenul necesar pentru a arde amestecul; aceștia sunt de obicei nitrați, clorați sau perclorate.
„Stelele” conținute în corpul rachetei conțin pulberi metalice sau săruri care conferă artificiului culoarea sa. Ele vor fi adesea acoperite cu praf de pușcă pentru a ajuta la aprindere. Căldura degajată de reacția de ardere face ca electronii din atomii metalici să fie excitați la niveluri de energie mai mari. Aceste stări excitate sunt instabile, astfel încât electronul se întoarce rapid la energia sa inițială (sau starea la sol), emitând energie în exces ca lumină. Diferitele metale vor avea un decalaj energetic diferit între solul lor și stările excitate, ceea ce duce la emisia de culori diferite. Acesta este exact același motiv pentru care diferite metale dau teste de flacără diferite , permițându-ne să facem distincția între ele. Culorile emise de diferite metale sunt prezentate în graficul din partea de sus a paginii.
Atunci este important atomul de metal prezent în compus - dar unii compuși sunt mai buni decât alții. Compușii higroscopici (cei care atrag și rețin apa) nu sunt prea folosiți în artificii, deoarece pot face amestecul umed și greu de ars. Unele culori sunt, de asemenea, notoriu greu de produs. Compușii care conțin cupru tind să fie instabili la temperaturi mai ridicate și, dacă atinge aceste temperaturi, se desparte, împiedicând expunerea colorației albastre. Din acest motiv, se spune adesea că puteți aprecia calitatea unui afișaj de artificii pe calitatea artificiilor albastre! Purpura este, de asemenea, destul de greu de produs, deoarece implică utilizarea compușilor care provoacă albastru în combinație cu cei care provoacă roșu.

Surse:
thoughtco.com/elements-in-fireworks-607342
earthsky.org/human-world/how-do-fireworks-get-their-vibrant-colors
compoundchem.com/2013/12/30/the-chemistry-of-fireworks