Hemija vatrometa

Vatromet je prvi put je upotrebljen u Kini pre oko 1000 godina, i od tada se njegova struktura nije bitno promenila. Vatromet se manifestuje kroz jak zvuk, jaku svetlost i toplotu. Sastoji se od mešavine oksidacionog sredstva, koje najčešće čine nitrati, hlorati ili perhlorati, redukcionog sredstva, odnosno sumpora i ugljenika, soli metala i veziva. Uobičajena raketa za vatromet sastoji se od kartonske cevi prečnika 1,5 do 3,5 centimetara. Na donjem kraju je fitilj i nakon paljenja fitilja vatra dolazi do barutnog punjenja (eksploziva – oksidacionog i redukcionog sredstva) koji se nalazi u donjem delu rakete i služi za izbacivanje rakete do željene visine.


Kao oksidaciono sredstvo su najpre korišćeni nitrati i to kalijum–nitrat zbog stabilnosti i kontrolisane reakcije.

2KNO3 → K2O + N2 + 2,5O2

Hlorati daju „spektakularniju“ rekciju zbog većeg sadržaja kiseonika, daju bržu detonaciju, ali su nestabilniji od nitrata. Zbog svoje nestabilnosti opasniju su za rukovanje od nitrata.

2KClO3 → 2KCl + 2O2

Međutim, u današnje vreme se češće koriste perhlorati zbog povećanje stabilnosti i zbog toga što su bogatiji kiseonikom.

KClO4 → KCl + 2O2

Za cev napunjenu eksplozivom pričvršćen je drveni štapić koji, održava pravac leta rakete. Zatim se od zapaljenog eksploziva upali gornji deo rakete u kome se nalaze materije (soli metala) koje razvijaju jaku svetlost u boji. Izgled vatrometa zavisi od načina pakovanja unutar rakete. Postoji tačno propisana udaljenost mesta ispaljivanja vatrometa od posmatrača, kao i uslov da vetar ne sme biti jači od 20 km/h.

Boje vatrometa nastaju usled sagorevanja metalnih soli, koje imaju karakteristične boje. Atomi svakog elementa apsorbuju energiju i emituju svetlost određenih boja. Apsorpcijom energije elektroni prelaze sa osnovnog na više, pobuđeno, energetsko stanje. Pobuđeni elektroni prelaze sa višeg u niže energetsko stanje, a zatim i na osnovno stanje. Tokom ovih prelaza elektron oslobađa energiju (foton) tačno određene talasne dužine – boje, koja je karakteristična za atom svakog hemijskog elementa. Na primer, sagorevanjem natrijum nitrata, elektroni natrijuma apsorbuju toplotnu energiju i prelaze u više energetsko stanje. Ovo stanje nije dugotrajno, i pobuđeni elektroni u atomu natrijuma ubrzo “padaju” ka osnovnom stanju i oslobađaju fotone talasne dužine koja odgovara žutoj svetlosti.

Količina emitovane energije varira od elementa do elementa, i svaki ima karakteristučnu talasnu dužinu. Više energije odgovaraju kraćim talasnim dužinama, čije se boje nalaze u ljubičasto-plavoj oblasti vidljivog spektra. Niže energije odgovaraju većim talasnim dužinama, odnosno narandžasto-crvenom delu elektromagnetnog spektra.


svetnauke

Фараонова змија

Овај врло занимљив експеримент је давно познат у пиротехници. Ипак, због тога што је врло опасан сада се само може изводити у добро опремљеним лабораторијама. Жарењем жива(II)-тиоцијаната (жива(II)-роданида) настају облици који својим бојама и формом подсећају на змију. Не треба сметнути с ума да у овом експерименту настају врло отровни гасови и зато се мора изводити у дигестору.

Жива(II)-тиоцијанат је добро поставити уздужно ради импресивнијег облика, него на једну гомилу. Затим принети пламеник и запалити један крај низа. С обзиром да се Hg(SCN)2 распада на 165 ºC могуће је користити и друге уређаје (употреба шибица није препоручљива). Одмаћи руку брзо, и гледати шта се дешава. Формираће се врло занимљиве форме које подсећају на змије.
Жива(II)-тиоцијанат је нерастворна со која се може добити деловањем калијум-тиоцијаната на жива(II)-хлорид. Форма која се јавља је заправо један од производа реакције, угљеник-нитрид:

2Hg(SCN)2 → 2HgS + CS2 + C3N4

Угљеник-нитрид је веома волуминозан па отуд овакви резултати експеримента. Он се парцијално распада на врло отрован цијаноген и азот:

2C3N4 → 3(CN)2 + N2

ош један разлог зашто је овај експеримент опасан је због сагоревања насталог жива(II)-сулфида:

HgS + O2 = Hg + SO2

Наиме, долази до ослобађања врло отровних пара живе.

Такође, настали угљен-дисулфид врло брзо сагорева:

CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2