شیمی مواد آتش بازی
تقریبا در تمام کشورهای جهان در جشن ها و اعیاد ملی و مذهبی از وسایل آتش بازی (firework) استفاده می شود. آن ها پس از اشتعال منفجر می شوند و فورانی از رنگ های مختلف به وجود می آورند. ترکیبات آتشبازی به ماده یا ترکیبی از مواد گفته می‌شود که گرما، نور، صدا، گاز یا دود یا ترکیبی از همه این ها درست می‌کند.
ترکیبات آتشبازی چون هم حالت انفجاری ندارند و هم واکنش گرمازای شیمیایی بوجود می آورند، آثار بالا را تولید می‌کنند. مواد آتشبازی به اکسیژن برای واکنش احتیاج ندارند.
احتمالا این سوال که چرا این ترکیبات رنگی هستند برای شما پیش آمده است.
وسایل آتش بازی از مخلوط کردن پتاسیم نیترات، گوگرد، زغال سنگ و نمک های برخی از فلزات تهیه می شود.
برای آنکه وسایل آتش بازی را به رنگ های مختلفی درآورند به آنها نمک های فلزاتی چون باریم(Ba)، منیزیم (Mg)، سدیم(Na) و استرانسیم(Sr) می افزایند. این فلزات سبب رنگی شدن شعله می شوند.
برای این منظور این مواد را با پتاسیم کلرات مخلوط می کنند. نمک های باریم رنگ سبز و سولفات استرانسیم رنگ آبی آسمانی ایجاد می کنند. کربنات استرانسیم باعث ایجاد رنگ زرد می شود در حالی که استرانسیم رنگ قرمز به وجود می آورد. نمک های سدیم رنگ زرد و نمک های مس نیز رنگ آبی را پدید می آورند.
پودر آلومینیوم (Al) نیز باعث ایجاد جرقه های نقره ای می شود. وقتی وسایل آتش بازی منفجر می شوند این نمک ها می سوزند ورنگ های مختلفی تولید می کنند و بدین ترتیب منظره ای جالب و زیبا پدید می آید.
وسایل آتش بازی نخستین بار در چین تولید شدند و مورد استفاده قرار گرفتند. صدها سال بعد مردم اروپا، عربستان و یونان نیز طرز تهیه ی وسایل آتش بازی را آموختند و از آن استفاده کردند.
یک مخلوط آتش بازی به عنوان نمونه حاوی یک اکسید کننده(oxidizer)، سوخت(fuel)، ماده چسبنده (binder) و ماده ای برای اثرات ویژه است. اغلب از نمک های پتاسیم (KNO3) به عنوان اکسید کننده استفاده می شود. البته از پتاسیم کلراتKClO3 و پتاسیم پرکلرات KClO4 نیز استفاده می شود. در این بین KClO4 ایمنی بیشتری دارد. به عنوان سوخت از آلومینیوم، منیزیم، تیتان(Ti)، زغال، گوگرد(S) ، سولفید آنتیموان(Sb) استفاده می شود.
جالب ترین بخش های آتش بازی رنگ های خیره کننده آن است.
نور سفید از اکسایش منیزیم و آلومینیوم فلزی در دمای بالا حاصل می شود و جرقه های درخشانی که در آتش بازی دیده می شود مشخصه مخلوط منیزیم و پرکلرات پتاسیم است.
تولید رنگ زرد به راحتی توسط نمک های سدیم امکان پذیر است.
مخلوط های آتش بازی معمولا دارای سدیم در غالب ترکیب هایی که جاذب رطوبت نباشند، مانند کریولیت(Na3AlF6) می باشند.
از اگزالات سدیم هم می توان برای تولید رنگ زرد استفاده کرد.
از نمک های استرانسیم برای تولید رنگ قرمز استفاده می شود. مانند: نیترات استرانسیوم و کربنات استرانسیوم.
رنگ سبز توسط نمک های باریم مانند Ba(NO3)2 ایجاد می شوند.
رنگ آبی که در آتش بازی ها بسیار کمیاب است از نشر نور از کلرید مس (I) در دمای پایین حاصل می شود.
همانگونه که بیان شد موادی به عنوان اثرات ویژه به مواد آتش بازی افزوده می شوند که دارای ویژگی های زیر می باشند:
- صدای زوزه: بنزوات پتاسیم یا سالیسیلات سدیم
- جرقه های سفید: آلومینیوم، منیزیم، آلیاژ آلومینیوم و منیزیم، تیتان
- جرقه های طلایی: براده آهن- زغال
- شعله سفید: فلزهای منیزیم و آلومینیوم
- دود سفید: مخلوط نیترات پتاسیم و گوگرد
- دود رنگی: مخلوط کلرات پتاسیم، گوگرد و رنگ آب
مطالب مرتبط:
طیف سنجی رزونانس مغناطیس هسته ای
تجزیه حرارتی به روش DSC
مولکول های قطبی و ناقطبی
خاصیت های جریان متناوب
هدایت سنجی
مرکز پژوهش های دانش آموزی تبیان - تهیه: نفیسه مدانلو
تنظیم: مریم فروزان کیا
