Červená, bílá a bum! Jak funguje ohňostroj

Ohňostroje vznikly v Číně asi před 2000 lety. Střelný prach, také známý jako černý prach, aby se odlišil od moderního bezdýmného prachu, je nejstarší známá chemická výbušnina. Téměř o tisíc let později vytvořil čínský mnich jménem Li Tian první petardu tak, že naplnil bambusovou tyč střelným prachem a hodil ji do ohně, čímž vyvolal hlasitý výbuch.

Dnes se ohňostroje používají k oslavě událostí a tradic v mnoha kulturách po celém světě. Přestože je 4. červenec stále „velkým dnem“, Američané používají ohňostroje po celý rok k oslavám na festivalech, speciálních akcích, sportovních akcích, jako je Super Bowl a slavná Disney show. Ohňostroj rozzářil oblohu po celém Japonsku u příležitosti jednoho roku do začátku olympijských her v Tokiu.

Všichni jsme tak trochu posedlí těmito úchvatnými pohledy, ale proč některé ohňostroje explodují, některé pískají a jiné praskají? Co vytváří oslnivou červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou a fialovou, které explodují k obloze a vyvolávají „oohhhhs“ a „ahhhhhhs“ od uchvácených přihlížejících?

Potěšte začínající inženýry ohňostrojů v hodinách přírodních věd tím, že jim ukážete chemii za krásnými barvami a ohlušujícími zvuky ohňostrojů, které zažehují naše emoce.

Nejprve se podívejme na vědu, která stojí za těmito oslnivými symfoniemi na obloze.

Výbušná kombinace

Každý ohňostroj obsahuje alespoň jednu chemickou látku bohatou na kyslík, oxidační činidlo:

• Dusičnan draselný
• Chloristan draselný
• Dusičnan strontnatý je bohatý na kyslík, ale také vytváří červený plamen

Pak potřebujete palivo, které se spojí s okysličovadlem a vytvoří teplo. Jako palivo se používají látky jako síra, dřevěné uhlí, hliník nebo hořčíkový prášek. Oxidační činidlo rozkládá chemické vazby v palivu a uvolňuje energii. Oheň (z knotu nebo přímého plamene) spouští chemickou reakci.

Co se skrývá za zvuky cvakání, praskání a výbuchů

Zakryjte si uši! Když vybuchnou některé ohňostroje, mohou soupeřit s nejhlasitější bouřkou.

Chemická směs obsažená v ohňostroji určuje zvuk, který vydává. Pyrotechnici tuto směs spálí, aby vytvořili explozi nebo výbuch, na který se těšíme, až se spustí ohňostroj. Střelný prach je trhací náplň vyrobená ze síry, dřevěného uhlí a dusičnanu draselného (ledek). Síra a dřevěné uhlí působí jako palivo, zatímco ledek je oxidační činidlo.

Existují modernější výbušné nálože s kovovým práškem uvnitř, které jsou ostřejší a hlasitější a blikají se světelným efektem a vytvářejí ohňostroje, které otřásají domem. Mezi běžné poplatky za roztržení patří:

• Černý prášek
• Záblesk střelného prachu
• H3
• Mix píšťalek

Udržujte prášek v suchu, protože jakmile se pojistka zapálí, shoří ve středu pouzdra, zapálí pojistku s časovým zpožděním připojenou k trhací náloži a BUM!

Ten dunivý zvuk, který slyšíme po explozi, je způsoben rychlým uvolněním energie, která způsobuje, že se vzduch rozpíná rychleji než rychlost zvuku a vytváří rázovou vlnu. Ty střely vybuchující ve vzduchu jsou jistě důkazem, že naše vlajka stále existuje (hrajte zde vlasteneckou hudbu)!

Jak ohňostroje získávají tyto velkolepé barvy

Víme, že různé chemické prvky se při zahřátí na vysoké teploty zbavují této energie vyzařováním světla o specifických vlnových délkách. Kovové soli jsou ideální pro ohňostroje, protože tyto sloučeniny při hoření produkují intenzivní barvy.

Některé příklady zahrnují

• Stroncium pro červenou
• Baryum za zelenou
• Vápník pro pomeranč
• Měď za modrou
• Sodík pro žlutou
• Měď a stroncium pro fialovou

Když je prvek zapálen, elektrony obklopující atomy jsou excitovány a nabity energií v plameni. Při vznícení různých prvků vyzařují různé vlnové délky světla, které se převádějí do různých barev v závislosti na typu ohňostroje.

Některé barvy jsou obtížněji reprodukovatelné než jiné. Většina pyrotechnických inženýrů se shoduje, že modrá je nejobtížněji vyrobitelná barva. Je to proto, že večerní obloha má nádech do modra, takže většina modrých odstínů se nezobrazí tak dobře jako ostatní barvy. Pokud se pokusíte zesvětlit modrou, aby kontrastovala s pozadím, může vypadat vybledle. Musíte dosáhnout správné rovnováhy mědi a dalších chemikálií v plameni nebo spalovací reakci, abyste ve svém ohňostroji získali ten nejlepší modrý plamen.

Studenti se budou rádi učit o chemii pyrotechniky. Jednoho dne se mohou stát pyrotechnikem, který nás potěší řevem, praskáním a jasnými barvami ohňostrojů.