Πώς παίρνουν το χρώμα τους τα πυροτεχνήματα;

Περίπτερα πυροτεχνημάτων έχουν αρχίσει να εμφανίζονται σε κάθε γωνιά και ξέρετε τι σημαίνει αυτό – είναι σχεδόν 4 Ιουλίου! Τα πυροτεχνήματα έχουν προχωρήσει πολύ από την κόκκινη λάμψη των πυραύλων για την οποία έγραψε ο John Stafford Smith στο Star-Spangled Banner. Τώρα μπορείτε να βρείτε πυροτεχνήματα σε σχεδόν κάθε χρώμα του ουράνιου τόξου, καθώς και μερικά που μπορεί να μην έχουν ακόμη ονόματα. Ας ρίξουμε μια ματιά στην επιστήμη των πυροτεχνημάτων και πώς βγάζουν αυτά τα εκπληκτικά χρώματα από μια απλή έκρηξη.

Η ιστορία των πυροτεχνημάτων

Τα πυροτεχνήματα δεν είναι μια νέα εφεύρεση – υπολογίζεται ότι υπάρχουν από τον 2ο αιώνα π.Χ., όταν άτομα στην Κίνα ανακάλυψαν ότι το μπαμπού, όταν πετάγεται στη φωτιά, εκρήγνυται με ένα δυνατό κρότο λόγω των θύλακων αέρα μέσα στο ξύλο. Εκείνη την εποχή, οι άνθρωποι πίστευαν ότι αυτές οι εκρήξεις θα έδιωχναν τα κακά πνεύματα που παρέμεναν εκεί κοντά.

Μόνο μεταξύ 600 και 900 μ.Χ., οι άνθρωποι πρόσθεταν χημικές ουσίες στο μείγμα. Έριξαν πρώιμη πυρίτιδα, ένα προσεκτικά φτιαγμένο μείγμα ξυλάνθρακα, θείου και νιτρικού καλίου σε μπαστούνια μπαμπού ή χάρτινους σωλήνες για να δημιουργήσουν τα πρώτα πυροτεχνήματα. Έχουμε φτάσει τόσο μακριά από τότε… καλά, τουλάχιστον δεν χρησιμοποιούμε πλέον μπαστούνια μπαμπού.

Η Επιστήμη των Πυροτεχνημάτων

Όλοι γνωρίζουμε πώς λειτουργούν οι εκρήξεις – πάρτε καύσιμα, προσθέστε φωτιά… μπουμ! Πώς λειτουργούν όμως τα πυροτεχνήματα; Για να το καταλάβουμε αυτό, πρέπει να ξεκινήσουμε με τις χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται στα πυροτεχνήματα;

Οι πολύχρωμες εορταστικές εκρήξεις που όλοι γνωρίζουμε και αγαπάμε απαιτούν τέσσερα βασικά συστατικά – έναν παραγωγό οξυγόνου, ένα καύσιμο για ανάφλεξη, ένα συνδετικό υλικό και μια χημική ουσία που παράγει το χρώμα. Δεδομένου ότι το καύσιμο είναι σχεδόν το ίδιο σε πυροτεχνήματα κάθε χρώματος, θα προχωρήσουμε και θα το αφήσουμε έξω.

Στον πυρήνα αυτής της φόρμουλας βρίσκεται η πυρίτιδα ή η μαύρη σκόνη, η οποία δεν έχει αλλάξει πολύ από την αρχική συνταγή που χρησιμοποιούσαν οι Κινέζοι πριν από όλους αυτούς τους αιώνες. Ωστόσο, μπορεί να συνδυαστεί λίγο καλύτερα σήμερα.

Η ασφάλεια που ανάβει το προωθητικό συνεχίζει επίσης να καίει καθώς το πυροτέχνημα κατευθύνεται προς τον ουρανό. Μόλις αυτή η ασφάλεια φτάσει στο εσωτερικό κέλυφος του πυροτεχνήματος, που περιέχει τα τέσσερα συστατικά που αναφέρονται παραπάνω, αναφλέγεται. Το αποτέλεσμα είναι μια πολύχρωμη έκρηξη.

Αυτή δεν είναι η μόνη απάντηση στο ερώτημα ποιες χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται στα πυροτεχνήματα. Τώρα φτάνουμε στο πραγματικά διασκεδαστικό μέρος - τα χρώματα!

Εκρηκτικά χρώματα

Ένα πυροτέχνημα δεν θα ήταν πυροτέχνημα χωρίς μια εκρηκτική έκρηξη χρώματος στο τέλος. Για να δημιουργήσουν αυτές τις πολύχρωμες οθόνες, οι χημικοί πρέπει να γνωρίζουν ένα σημαντικό πράγμα – ποια μέταλλα καίνε ποια χρώματα.

Οι ακριβείς χημικές ουσίες για κάθε χρώμα πυροτεχνήματος ενδέχεται να διαφέρουν, ανάλογα με την τοποθεσία κατασκευής και τα συστατικά που είναι άμεσα διαθέσιμα. Συνήθως, ωστόσο, αυτές οι οθόνες εξαρτώνται από άλατα μετάλλων.

Τι είναι τα μεταλλικά άλατα; Τα άλατα μετάλλων σχηματίζονται όταν ένα μέταλλο αντικαθιστά ένα άτομο υδρογόνου σε ένα οξύ. Οι άνθρωποι τα κατασκευάζουν αναμειγνύοντας μέταλλο, οξύ και ποτάσα για να δημιουργήσουν μια ξηρή, εύκολα μεταφερόμενη ουσία που θα κάψει το χρώμα του μετάλλου που περιλαμβάνεται στο μείγμα. Μερικά κοινά χρώματα και τα σχετικά μέταλλα είναι:

• Ανθρακικό στρόντιο, που καίγεται κόκκινο
• Χλωριούχο ασβέστιο, που καίει το πορτοκάλι
• Νιτρικό νάτριο, που καίει το κίτρινο χρώμα
• Χλωριούχο βάριο, που καίει πράσινο
• Χλωριούχος χαλκός, που καίγεται μπλε

Οι χημικοί φτιάχνουν άλλα χρώματα, όπως το μωβ, με ένα μείγμα χαλκού και στροντίου, επειδή – όπως ίσως θυμάστε το μάθημα τέχνης στο νηπιαγωγείο – το κόκκινο και το μπλε κάνουν το μοβ. Τα φωτεινά λευκά πυροτεχνήματα περιέχουν μέταλλα όπως το μαγνήσιο. Η καύση μαγνησίου, τιτανίου ή αλουμινίου μπορεί επίσης να δημιουργήσει ασημένια πυροτεχνήματα, ενώ ο σίδηρος ή το κάρβουνο καίνε χρυσό.

Δεν θα προτείναμε να προσπαθήσετε να φτιάξετε τα δικά σας πυροτεχνήματα στο σπίτι. Μπορεί να ακούγεται εύκολο, αλλά η επιστήμη των πυροτεχνημάτων είναι πολύ πιο περίπλοκη από όσο φαίνεται. Η λάθος λήψη ενός μέρους της αναλογίας μπορεί να προκαλέσει το πυροτέχνημα να σβήσει πριν εκτοξευθεί ή εκραγεί επικίνδυνα στο έδαφος.

Όταν βγαίνετε έξω για να απολαύσετε μια τοπική έκθεση πυροτεχνημάτων, να το έχετε κατά νου – δεν θα είχαμε αυτές τις εκπληκτικές και όμορφες οθόνες χωρίς κάποιους αρχαίους Κινέζους χημικούς που κατά λάθος ανακάλυψαν την πυρίτιδα και τη μαγεία των μεταλλικών αλάτων. Αν κάποιος σας ρωτήσει τι είναι τα μεταλλικά άλατα, έχετε την απάντηση. Η επιστήμη πίσω από τα πυροτεχνήματα είναι ένα υπέροχο πράγμα για το οποίο μπορείτε να μιλήσετε ενώ παρακολουθείτε τη λάμψη του στροντίου αυτών των πυραύλων!