Inte alla fyrverkerier skapas lika. Till exempel finns det en skillnad mellan en smällare och en tomtebloss: Målet med en smällare är att skapa en kontrollerad explosion; en tomtebloss däremot brinner över en lång tid (upp till en minut) och producerar en lysande dusch med gnistor.
Sparklerkemi
En tomtebloss består av flera ämnen:
- En oxidator
- Ett bränsle
- Järn, stål, aluminium eller annat metallpulver
- Ett brännbart bindemedel
Förutom dessa komponenter kan färgämnen och föreningar också tillsättas för att moderera kemisk reaktion. Ofta är kol och svavel fyrverkeri, eller tomtebloss kan helt enkelt använda bindemedlet som bränsle. Bindemedlet är vanligtvis socker, stärkelse eller schellack. Kaliumnitrat eller kaliumklorat kan användas som oxidationsmedel. Metaller används för att skapa gnistorna. Sparkler-formler kan vara ganska enkelt. Till exempel kan en tomtebloss endast bestå av kaliumperklorat, titan eller aluminium och dextrin.
Nu när du har sett sammansättningen av en tomtebloss, låt oss överväga hur dessa kemikalier reagerar med varandra.
oxidationsmedel
Oxidatorer producerar syre för att bränna blandningen. Oxidationsmedel är vanligen nitrater, klorater eller perklorater. Nitrater består av en metalljon och en nitratjon. Nitrater ger upp 30% av sitt syre för att ge nitriter och syre. Den resulterande ekvationen för kaliumnitrat ser ut så här:
2 KNO3(fast) → 2 KNO2(fast) + O2(gas)
Klorater består av en metalljon och kloratjonen. Klorater avger allt sitt syre och orsakar en mer spektakulär reaktion. Men det betyder också att de är explosiva. Ett exempel på kaliumklorat att ge sitt syre ser ut så här:
2 KClO3(fast) → 2 KCl (fast) + 3 O2(gas)
Perklorater har mer syre i sig, men är mindre benägna att explodera till följd av en påverkan än klorater. Kaliumperklorat ger sitt syre i denna reaktion:
KClO4(fast) → KCl (fast) + 2 O2(gas)
Minska agenter
Reduktionsmedlen är det bränsle som används för att bränna det syre som produceras av oxidationsmedel. Denna förbränning producerar varm gas. Exempel på reduktionsmedel är svavel och kol som reagerar med syret och bildar svaveldioxid (SO)2) och koldioxid (CO2) respektive.
Regulators
Två reduktionsmedel kan kombineras för att påskynda eller bromsa reaktionen. Metaller påverkar också reaktionens hastighet. Finare metallpulver reagerar snabbare än grova pulver eller flingor. Andra ämnen, såsom majsmjöl, kan också tillsättas för att reglera reaktionen.
Binders
Bindemedel håller blandningen samman. För en tomtebloss är vanliga bindemedel dextrin (ett socker) dämpat med vatten eller en shellackförening som fuktas med alkohol. Bindemedlet kan fungera som ett reduktionsmedel och som en reaktionsmoderator.
Hur fungerar en gnistor?
Låt oss sammansätta allt. En tomtebloss består av en kemisk blandning som formas på en styv pinne eller tråd. Dessa kemikalier blandas ofta med vatten för att bilda en uppslamning som kan beläggas på en tråd (genom doppning) eller hällas i ett rör. När blandningen har torkat har du en tomtebloss. Aluminium, järn, stål, zink eller magnesiumdamm eller flingor kan användas för att skapa de ljusa, skimrande gnistorna. Metallflingorna värms upp tills de är glödande och lyser ljust eller, vid tillräckligt hög temperatur, faktiskt bränner. Ibland kallas tomtebloss snöbollar med hänvisning till gnistorbollen som omger den brinnande delen av tomteblosset.
En mängd kemikalier kan läggas till för att skapa färger. Bränslet och oxidationsmedlet står i proportion, tillsammans med andra kemikalier, så att tomtebloss bränner långsamt snarare än att explodera som en smällare. När den ena änden av gnistraren antänds bränner den gradvis till den andra änden. I teorin är pinnen eller trådens ände lämplig för att stödja den medan den bränner.
Viktiga gnistorpåminnelser
Det är uppenbart att gnistor som faller bort från en brinnande pinne utgör en brand- och brännskada; mindre uppenbart, mousserare innehåller en eller flera metaller, så att de kan utgöra en hälsorisk. Sparklers bör inte brännas på kakor som ljus eller på annat sätt användas på ett sätt som kan leda till konsumtion av askan. Så använd gnistrar på ett säkert sätt och ha kul!