الكيمياء وراء الألعاب النارية تألق

لا يتم إنشاء جميع الألعاب النارية على قدم المساواة. على سبيل المثال ، هناك فرق بين الألعاب النارية والماس: الهدف من الألعاب النارية هو إحداث انفجار محكوم ؛ من ناحية أخرى ، يحترق الماسر لفترة طويلة من الزمن (حتى دقيقة) وينتج دشًا رائعًا من الشرر.

يتكون الماسة من عدة مواد:

• مؤكسد
• وقود
• حديد أو صلب أو ألومنيوم أو مسحوق معدني آخر
• غلاف قابل للاحتراق

بالإضافة إلى هذه المكونات ، يمكن أيضًا إضافة الملونات والمركبات لتهدئة تفاعل كيميائي. غالبًا ما يكون الفحم والكبريت وقودًا للألعاب النارية ، أو قد تستخدم الماسات ببساطة الموثق كوقود. الموثق عادة ما يكون السكر أو النشا أو اللك. يمكن استخدام نترات البوتاسيوم أو كلورات البوتاسيوم كمؤكسدات. يتم استخدام المعادن لإنشاء الشرارات. صيغ Sparkler قد تكون بسيطة للغاية. على سبيل المثال ، قد تتكون الماسة فقط من فوق كلورات البوتاسيوم ، والتيتانيوم أو الألومنيوم ، والدكسترين.

الآن بعد أن رأيت تركيبة الماسة ، دعنا نفكر في كيفية تفاعل هذه المواد الكيميائية مع بعضها البعض.

تنتج المؤكسدات الأكسجين لحرق الخليط. تكون المؤكسدات عادة من النترات أو الكلورات أو البركلورات. وتتكون النترات من أيون فلزي وأيون نترات. تتخلص النترات من 30٪ من الأكسجين لتنتج النتريت والأكسجين. تبدو المعادلة الناتجة لنترات البوتاسيوم كما يلي:

2 كنو₃(صلب) → 2 KNO₂(صلب) + O₂(غاز)

تتكون الكلورات من أيون فلزي وأيون كلورات. تتخلى الكلورات عن جميع الأكسجين ، مما يتسبب في رد فعل أكثر إثارة. ومع ذلك ، هذا يعني أيضًا أنها متفجرة. مثال على كلورات البوتاسيوم قد ينتج عن إنتاج الأكسجين الخاص به ما يلي:

2 KClO₃(صلب) → 2 KCl (صلب) + 3 O₂(غاز)

تحتوي البركلورات على المزيد من الأكسجين فيها ، ولكن من المحتمل أن تنفجر نتيجة للتأثير أكثر من الكلورات. ينتج عن بيركلورات البوتاسيوم الأكسجين في هذا التفاعل:

KClO₄(صلب) → KCl (صلب) + 2 O₂(غاز)

عوامل الاختزال هي الوقود المستخدم لحرق الأكسجين الناتج عن المؤكسدات. ينتج هذا الاحتراق غازًا ساخنًا. أمثلة على عوامل الاختزال هي الكبريت والفحم ، والتي تتفاعل مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) وثاني أكسيد الكربون (CO₂) ، على التوالي.

يمكن الجمع بين عاملين مختزلين لتسريع التفاعل أو إبطائه. أيضا ، تؤثر المعادن على سرعة التفاعل. تتفاعل المساحيق المعدنية الدقيقة بشكل أسرع من المساحيق الخشنة أو الرقائق. يمكن أيضًا إضافة مواد أخرى ، مثل دقيق الذرة ، لتنظيم التفاعل.

الموثق عقد الخليط معا. بالنسبة إلى الماسة ، فإن المجلدات الشائعة هي الدكسترين (السكر) المبلل بالماء أو مركب اللك المبلل بالكحول. يمكن أن يعمل الموثق كعامل مختزل ووسيط رد فعل.

دعونا نجمع كل شيء. يتكون الماسة من خليط كيميائي مصبوب على عصا أو سلك صلب. غالبًا ما يتم خلط هذه المواد الكيميائية بالماء لتشكيل ملاط ​​يمكن تغليفه بسلك (عن طريق الغمس) أو سكبه في أنبوب. بمجرد أن يجف الخليط ، يكون لديك ماسة. يمكن استخدام غبار أو رقائق من الألومنيوم أو الحديد أو الفولاذ أو الزنك أو المغنيسيوم لخلق شرارات مشرقة متلألئة. تسخن الرقائق المعدنية حتى تصبح ساطعة وتتألق بشكل ساطع أو تحترق في درجة حرارة عالية. في بعض الأحيان يطلق على الماسات كرات الثلج في إشارة إلى كرة الشرر التي تحيط بالجزء المحترق من الماسر.

يمكن إضافة مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية لخلق الألوان. يتناسب الوقود والمؤكسد مع المواد الكيميائية الأخرى بحيث حروق الماسة ببطء بدلاً من الانفجار مثل المفرقعات النارية. بمجرد إشعال أحد طرفي الماسة ، يتم حرقه تدريجيًا إلى الطرف الآخر. من الناحية النظرية ، فإن نهاية العصا أو السلك مناسبة لدعمها أثناء الحرق.

من الواضح أن الشرارات المتتالية من عصا الاحتراق تمثل خطر الحريق والحرق ؛ أقل وضوحا ، تحتوي الماسات الضوئية على واحد أو أكثر من المعادن ، لذلك يمكن أن تشكل خطرا على الصحة. يجب عدم حرق البراق على الكيك مثل الشموع أو استخدامها بطريقة يمكن أن تؤدي إلى استهلاك الرماد. لذا ، استخدم الماسات بأمان واستمتع!