Sparkler-ilotulitteiden takana oleva kemia

Kaikki ilotulitteet eivät ole yhtä tasaisia. Esimerkiksi sähinkäisen ja tähtimerkin välillä on ero: Tulirallon tavoitteena on luoda hallittu räjähdys; toisaalta kipinöinti palaa pitkän ajan (jopa minuutti) ja tuottaa loistavan kipinöiden suihkun.

Sparkler koostuu useista aineista:

• Hapetin
• Polttoaine
• Rauta, teräs, alumiini tai muu metallijauhe
• Palava sideaine

Näiden komponenttien lisäksi väriaineita ja yhdisteitä voidaan myös lisätä rasvan säätämiseen kemiallinen reaktio. Usein puuhiili ja rikki ovat ilotulituspolttoaineita tai kipinöitä voivat käyttää yksinkertaisesti sideainetta polttoaineena. Sideaine on yleensä sokeri, tärkkelys tai sellaka. Kaliumnitraattia tai kaliumkloraattia voidaan käyttää hapettimina. Metallia käytetään kipinöiden luomiseen. Sparkler-kaavat voi olla melko yksinkertaista. Esimerkiksi kipinöinti voi koostua vain kaliumperkloraatista, titaanista tai alumiinista ja dekstriinistä.

Nyt kun olet nähnyt kipinöitävän koostumuksen, harkitaan kuinka nämä kemikaalit reagoivat keskenään.

Hapettimet tuottavat happea seoksen polttamiseksi. Hapettimet ovat yleensä nitraatteja, kloraatteja tai perkloraatteja. Nitraatit koostuvat metalli- ja nitraatti-ioneista. Nitraatit luovuttavat 30% hapestaan ​​tuottaen nitriittejä ja happea. Tuloksena oleva kaliumnitraatin yhtälö näyttää tältä:

2 KNO₃(kiinteä) → 2 KNO₂(kiinteä) + O₂(kaasu)

Kloraatit koostuvat metalli-ionista ja kloraatti-ionista. Kloraatit luovuttavat kaiken hapensa aiheuttaen näyttävämmän reaktion. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös, että ne ovat räjähtäviä. Esimerkki kaliumkloraatista hapen tuottaminen näyttäisi tältä:

2 KClO₃(kiinteä aine) → 2 KCl (kiinteä aine) + 30₂(kaasu)

Perkloraateissa on enemmän happea, mutta ne räjähtävät todennäköisemmin iskun seurauksena kuin kloraatit. Kaliumperkloraatti tuottaa happea tässä reaktiossa:

KClO₄(kiinteä) → KCl (kiinteä) +20₂(kaasu)

Pelkistimet ovat polttoainetta, jota käytetään hapettimien tuottaman hapen polttamiseen. Tämä palaminen tuottaa kuumaa kaasua. Esimerkkejä pelkistävistä aineista ovat rikki ja puuhiili, jotka reagoivat hapen kanssa muodostaen rikkidioksidia (SO₂) ja hiilidioksidi (CO₂) vastaavasti.

Kaksi pelkistävää ainetta voidaan yhdistää reaktion nopeuttamiseksi tai hidastamiseksi. Myös metallit vaikuttavat reaktion nopeuteen. Hienommat metallijauheet reagoivat nopeammin kuin karkeat jauheet tai hiutaleet. Muita aineita, kuten maissijauhoa, voidaan myös lisätä reaktion säätelemiseksi.

Sideaineet pitävät seoksen yhdessä. Tähtien kipinöitä varten tavallisia sideaineita ovat veteen kostutettu dekstriini (sokeri) tai alkoholilla kostutettu sellakkayhdiste. Sideaine voi toimia pelkistysaineena ja reaktion moderoijana.

Laitetaan kaikki yhteen. Tähtisadet koostuvat kemiallisesta seoksesta, joka on valettu jäykkään sauvaan tai lankaan. Nämä kemikaalit sekoitetaan usein veden kanssa lietteen muodostamiseksi, joka voidaan päällystää lankalle (upottamalla) tai kaataa putkeen. Kun seos kuivuu, sinulla on tähtisadetikku. Alumiini-, rauta-, teräs-, sinkki- tai magnesiumpölyä tai hiutaleita voidaan käyttää kirkkaiden, hohtavien kipinöiden luomiseen. Metallihiutaleet kuumenevat, kunnes ne ovat hehkuvia ja loistavat kirkkaasti tai palaavat riittävän korkeassa lämpötilassa. Joskus kipinöimäitä kutsutaan lumipalloiksi viitaten kipinöiden palloon, joka ympäröi tähtisadetun palavaa osaa.

Värien luomiseen voidaan lisätä erilaisia ​​kemikaaleja. Polttoaine ja hapetin suhteutetaan muiden kemikaalien kanssa siten, että tähtisadetun palavat hitaasti sen sijaan, että räjähtää kuin sähinkäinen. Kun sytytyksen toinen pää sytytetään, se palaa asteittain toiseen päähän. Teoriassa sauvan tai langan pää sopii tukemaan sitä palaessaan.

Ilmeisesti kipinät, jotka palautuvat palavasta sauvasta, aiheuttavat tulipalo- ja palamisvaaran; vähemmän ilmeisesti, kipinälaitteet sisältävät yhden tai useampia metalleja, joten ne voivat olla terveyshaittoja. Tähtimäisiä ei tule polttaa kakkuissa kynttilöinä tai käyttää muuten tavalla, joka voi johtaa tuhkan kulutukseen. Joten, käytä tähtisadettuja turvallisesti ja pidä hauskaa!