Fajerwerki powstały w Chinach około 2000 lat temu. Proch strzelniczy, znany również jako proch czarny, w odróżnieniu od współczesnego prochu bezdymnego, jest najwcześniejszym znanym chemicznym materiałem wybuchowym. Prawie tysiąc lat później chiński mnich imieniem Li Tian stworzył pierwszą petardę, napełniając bambusowy kij prochem i wrzucając go do ognia, powodując głośną eksplozję.

Obecnie fajerwerki są wykorzystywane do celebrowania wydarzeń i tradycji w wielu kulturach na całym świecie. Chociaż 4 lipca to nadal „wielki dzień”, Amerykanie przez cały rok używają fajerwerków, aby świętować podczas festiwali, wydarzeń specjalnych i wydarzeń sportowych, takich jak Super Bowl i słynny program Disneya. Fajerwerki rozświetliły niebo w całej Japonii, aby uczcić rok do rozpoczęcia Igrzysk Olimpijskich w Tokio.
Wszyscy mamy obsesję na punkcie tych zapierających dech w piersiach widoków, ale dlaczego niektóre fajerwerki eksplodują, inne gwiżdżą, a inne trzaskają? Co tworzy olśniewające czerwienie, pomarańcze, żółcie, zielenie, błękity i fiolety, które eksplodują w niebo, wywołując „ochhhh” i „ahhhhhhs” u urzeczonych widzów?
Zachwyć początkujących inżynierów fajerwerków na lekcjach przedmiotów ścisłych, pokazując im chemię kryjącą się za pięknymi kolorami i ogłuszającymi dźwiękami fajerwerków, które rozpalają nasze emocje.
Najpierw przyjrzyjmy się bliżej faktom naukowym stojącym za tymi olśniewającymi symfoniami na niebie.
Wybuchowa kombinacja
Każdy fajerwerk zawiera co najmniej jedną substancję chemiczną bogatą w tlen, czyli utleniacz:
- Azotan potasu
- Nadchloran potasu
- Azotan strontu jest bogaty w tlen, ale wytwarza również czerwony płomień
Następnie potrzebne jest paliwo, które łączy się z utleniaczem w celu wytworzenia ciepła. Jako paliwo wykorzystuje się takie substancje jak siarka, węgiel drzewny, proszek aluminiowy czy magnezowy. Utleniacz rozkłada wiązania chemiczne w paliwie, uwalniając energię. Ogień (z knota lub bezpośredniego płomienia) rozpoczyna reakcję chemiczną.
Co kryje się za dźwiękami kliknięć, trzasków i eksplozji
Zakryj uszy! Kiedy wystrzelą jakieś fajerwerki, mogą konkurować z najgłośniejszą burzą.
Mieszanka chemiczna zawarta w fajerwerku determinuje dźwięk, jaki wydaje. Pirotechnicy spalają tę mieszaninę, aby wywołać eksplozję lub podmuch, na który czekamy z niecierpliwością, gdy wybuchną fajerwerki. Proch strzelniczy to ładunek rozrywający wykonany z siarki, węgla drzewnego i azotanu potasu (saletry). Siarka i węgiel drzewny pełnią rolę paliw, natomiast saletra jest środkiem utleniającym.
Istnieją bardziej nowoczesne ładunki wybuchowe zawierające proszek metalowy w środku, które są ostrzejsze i głośniejsze oraz migają z efektem świetlnym, tworząc fajerwerki, które wstrząsają domem. Typowe ładunki wybuchowe obejmują:
- Czarny proszek
- Błysk prochu
- H3
- Mieszanka gwizdków
Utrzymuj proszek w suchości, ponieważ zapalony lont pali się w środku łuski, zapala bezpiecznik zwłoczny podłączony do ładunku wybuchowego i BUM!
Ten huczący dźwięk, który słyszymy po eksplozji, jest spowodowany szybkim uwolnieniem energii, co powoduje, że powietrze rozszerza się szybciej niż prędkość dźwięku, tworząc falę uderzeniową. Pociski eksplodujące w powietrzu z pewnością są dowodem na to, że nasza flaga nadal tam jest (tutaj włącz patriotyczną muzykę)!
Jak fajerwerki uzyskują te spektakularne kolory
Wiemy, że różne pierwiastki chemiczne podgrzane do wysokich temperatur pozbywają się tej energii, emitując światło o określonej długości fali. Sole metali są idealne do fajerwerków, ponieważ związki te po spaleniu dają intensywne kolory.
Niektóre przykłady obejmują
- Stront na czerwono
- Bar na zielono
- Wapń dla pomarańczy
- Miedź na niebiesko
- Sód na żółto
- Miedź i stront dla fioletu
Kiedy pierwiastek zostaje zapalony, elektrony otaczające atomy zostają wzbudzone i naładowane energią w płomieniu. Kiedy zapalają się różne elementy, emitują światło o różnej długości fali, które w zależności od rodzaju fajerwerków przekształca się w różne kolory.
Niektóre kolory są trudniejsze do odtworzenia niż inne. Większość inżynierów pirotechników zgadza się, że kolor niebieski jest najtrudniejszym do uzyskania kolorem. Dzieje się tak dlatego, że wieczorne niebo ma odcień błękitu, więc większość niebieskich odcieni nie jest widoczna tak dobrze jak inne kolory. Jeśli spróbujesz rozjaśnić błękit, aby kontrastował z tłem, może on wyglądać na wyblakły. Aby uzyskać najlepszy niebieski płomień w fajerwerkach, musisz uzyskać odpowiednią równowagę miedzi i innych substancji chemicznych w płomieniu lub reakcji spalania.
Uczniowie będą mieli okazję zapoznać się z chemią pirotechniki. Któregoś dnia mogą zostać pirotechnikiem, który zachwyca nas hukiem, trzaskami i jaskrawymi kolorami sztucznych ogni.
Zło, jak bukmacherzy, jak giełdy kryptowalut, jak narkotyki, jak szybkie pieniądze. Oczywiście to wszystko jest złe i...