Nicht alle Feuerwerke sind gleich. Zum Beispiel gibt es einen Unterschied zwischen einem Kracher und einer Wunderkerze: Das Ziel eines Feuerwerkskörpers ist es, eine kontrollierte Explosion zu erzeugen; Eine Wunderkerze hingegen brennt über einen langen Zeitraum (bis zu einer Minute) und erzeugt einen strahlenden Funkenregen.
Wunderkerzenchemie
Eine Wunderkerze besteht aus mehreren Substanzen:
- Ein Oxidationsmittel
- Ein Treibstoff
- Eisen, Stahl, Aluminium oder anderes Metallpulver
- Ein brennbares Bindemittel
Zusätzlich zu diesen Komponenten können auch Farbstoffe und Verbindungen zugesetzt werden, um die zu moderieren chemische Reaktion. Oft sind Holzkohle und Schwefel Feuerwerksbrennstoff, oder Wunderkerzen können einfach das Bindemittel als Brennstoff verwenden. Das Bindemittel ist normalerweise Zucker, Stärke oder Schellack. Kaliumnitrat oder Kaliumchlorat können als Oxidationsmittel verwendet werden. Metalle werden verwendet, um die Funken zu erzeugen. Wunderkerzenformeln kann ganz einfach sein. Beispielsweise kann eine Wunderkerze nur aus Kaliumperchlorat, Titan oder Aluminium und Dextrin bestehen.
Nachdem Sie die Zusammensetzung einer Wunderkerze gesehen haben, betrachten wir, wie diese Chemikalien miteinander reagieren.
Oxidationsmittel
Oxidationsmittel erzeugen Sauerstoff, um die Mischung zu verbrennen. Oxidationsmittel sind üblicherweise Nitrate, Chlorate oder Perchlorate. Nitrate bestehen aus einem Metallion und einem Nitration. Nitrate geben 30% ihres Sauerstoffs ab, um Nitrite und Sauerstoff zu erhalten. Die resultierende Gleichung für Kaliumnitrat sieht folgendermaßen aus:
2 KNO3(fest) → 2 KNO2(fest) + O.2(Gas)
Chlorate bestehen aus einem Metallion und dem Chloration. Chlorate geben ihren gesamten Sauerstoff ab und verursachen eine spektakulärere Reaktion. Dies bedeutet jedoch auch, dass sie explosiv sind. Ein Beispiel für Kaliumchlorat Die Abgabe seines Sauerstoffs würde folgendermaßen aussehen:
2 KClO3(fest) → 2 KCl (fest) + 3 O.2(Gas)
Perchlorate enthalten mehr Sauerstoff, explodieren jedoch weniger wahrscheinlich infolge eines Aufpralls als Chlorate. Kaliumperchlorat liefert bei dieser Reaktion seinen Sauerstoff:
KClO4(fest) → KCl (fest) + 2 O.2(Gas)
Reduktionsmittel
Die Reduktionsmittel sind der Brennstoff, der zum Verbrennen des von den Oxidationsmitteln erzeugten Sauerstoffs verwendet wird. Diese Verbrennung erzeugt heißes Gas. Beispiele für Reduktionsmittel sind Schwefel und Holzkohle, die mit dem Sauerstoff unter Bildung von Schwefeldioxid (SO) reagieren2) und Kohlendioxid (CO2), beziehungsweise.
Regulierungsbehörden
Zwei Reduktionsmittel können kombiniert werden, um die Reaktion zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Metalle beeinflussen auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Feinere Metallpulver reagieren schneller als grobe Pulver oder Flocken. Andere Substanzen wie Maismehl können ebenfalls zugesetzt werden, um die Reaktion zu regulieren.
Bindemittel
Bindemittel halten die Mischung zusammen. Für eine Wunderkerze sind übliche Bindemittel Dextrin (ein Zucker), das mit Wasser angefeuchtet ist, oder eine Schellackverbindung, die mit Alkohol angefeuchtet ist. Das Bindemittel kann als Reduktionsmittel und als Reaktionsmoderator dienen.
Wie funktioniert eine Wunderkerze?
Lassen Sie uns alles zusammenfügen. Eine Wunderkerze besteht aus einer chemischen Mischung, die auf einen starren Stab oder Draht geformt wird. Diese Chemikalien werden oft mit Wasser gemischt, um eine Aufschlämmung zu bilden, die auf einen Draht (durch Eintauchen) aufgetragen oder in ein Rohr gegossen werden kann. Sobald die Mischung getrocknet ist, haben Sie eine Wunderkerze. Aluminium-, Eisen-, Stahl-, Zink- oder Magnesiumstaub oder Flocken können verwendet werden, um die hellen, schimmernden Funken zu erzeugen. Die Metallflocken erhitzen sich, bis sie weißglühend sind und hell leuchten oder bei einer ausreichend hohen Temperatur tatsächlich brennen. Manchmal werden Wunderkerzen als Schneebälle bezeichnet, in Bezug auf den Funkenball, der den brennenden Teil der Wunderkerze umgibt.
Eine Vielzahl von Chemikalien kann hinzugefügt werden, um Farben zu erzeugen. Der Brennstoff und das Oxidationsmittel werden zusammen mit den anderen Chemikalien dosiert, so dass die Wunderkerze brennt langsam anstatt wie ein Kracher zu explodieren. Sobald ein Ende der Wunderkerze gezündet ist, brennt sie progressiv zum anderen Ende. Theoretisch ist das Ende des Stabs oder Drahtes geeignet, um ihn beim Brennen zu stützen.
Wichtige Wunderkerzenerinnerungen
Offensichtlich stellen Funken, die von einem brennenden Stock herabfallen, eine Brand- und Verbrennungsgefahr dar; weniger offensichtlich enthalten Wunderkerzen ein oder mehrere Metalle, so dass sie ein Gesundheitsrisiko darstellen können. Wunderkerzen sollten nicht auf Kerzen als Kerzen verbrannt oder anderweitig so verwendet werden, dass die Asche verbraucht wird. Verwenden Sie Wunderkerzen also sicher und haben Sie Spaß!