The Chemistry Behind Sparkler Fireworks

Non tutti i fuochi d'artificio sono uguali. Ad esempio, c'è una differenza tra un petardo e uno sparkler: l'obiettivo di un petardo è quello di creare un'esplosione controllata; uno sparkler, d'altra parte, brucia per un lungo periodo di tempo (fino a un minuto) e produce una brillante pioggia di scintille.

Uno sparkler è costituito da diverse sostanze:

• Un ossidante
• Un carburante
• Polvere di ferro, acciaio, alluminio o altri metalli
• Un legante combustibile

Oltre a questi componenti, possono anche essere aggiunti coloranti e composti per moderare il reazione chimica. Spesso carbone e zolfo sono combustibili per fuochi d'artificio, oppure le stelle filanti possono semplicemente utilizzare il legante come combustibile. Il legante è generalmente zucchero, amido o gommalacca. Come ossidanti si possono usare nitrato di potassio o clorato di potassio. I metalli sono usati per creare le scintille. Formule scintillanti potrebbe essere abbastanza semplice. Ad esempio, uno sparkler può consistere solo di perclorato di potassio, titanio o alluminio e destrina.

Ora che hai visto la composizione di uno sparkler, consideriamo come queste sostanze chimiche reagiscono l'una con l'altra.

Gli ossidanti producono ossigeno per bruciare la miscela. Gli ossidanti sono generalmente nitrati, clorati o perclorati. I nitrati sono costituiti da uno ione metallico e uno ione nitrato. I nitrati rinunciano al 30% del loro ossigeno per produrre nitriti e ossigeno. L'equazione risultante per il nitrato di potassio si presenta così:

2 KNO₃(solido) → 2 KNO₂(solido) + O₂(gas)

I clorati sono costituiti da uno ione metallico e dallo ione clorato. I clorati rinunciano a tutto il loro ossigeno, provocando una reazione più spettacolare. Tuttavia, questo significa anche che sono esplosivi. Un esempio di clorato di potassio cedendo il suo ossigeno sarebbe simile a questo:

2 KClO₃(solido) → 2 KCl (solido) + 3 O₂(gas)

I perclorati contengono più ossigeno, ma hanno meno probabilità di esplodere a causa di un impatto rispetto ai clorati. Il perclorato di potassio fornisce il suo ossigeno in questa reazione:

KClO₄(solido) → KCl (solido) + 2 O₂(gas)

Gli agenti riducenti sono il combustibile usato per bruciare l'ossigeno prodotto dagli ossidanti. Questa combustione produce gas caldo. Esempi di agenti riducenti sono lo zolfo e il carbone, che reagiscono con l'ossigeno formando anidride solforosa (SO₂) e anidride carbonica (CO₂), rispettivamente.

Due agenti riducenti possono essere combinati per accelerare o rallentare la reazione. Inoltre, i metalli influenzano la velocità della reazione. Le polveri di metallo più sottili reagiscono più rapidamente delle polveri grossolane o dei fiocchi. Altre sostanze, come la farina di mais, possono anche essere aggiunte per regolare la reazione.

I leganti tengono insieme il composto. Per uno sparkler, i leganti comuni sono la destrina (uno zucchero) inumidita dall'acqua o un composto di gommalacca inumidito dall'alcol. Il legante può fungere da agente riducente e come moderatore della reazione.

Mettiamo tutto insieme. Uno sparkler è costituito da una miscela chimica che viene modellata su un bastone o filo rigido. Queste sostanze chimiche vengono spesso miscelate con acqua per formare un impasto che può essere rivestito su un filo (immergendolo) o versato in un tubo. Una volta che la miscela si asciuga, hai una stella filante. Per creare scintille luminose e luccicanti si possono usare polvere o scaglie di alluminio, ferro, acciaio, zinco o magnesio. I fiocchi di metallo si riscaldano fino a quando non sono incandescenti e brillano intensamente o, a una temperatura abbastanza elevata, bruciano effettivamente. A volte le stelle filanti sono chiamate palle di neve in riferimento alla sfera di scintille che circonda la parte che brucia della stella filante.

È possibile aggiungere una varietà di sostanze chimiche per creare colori. Il combustibile e l'ossidante sono proporzionati, insieme alle altre sostanze chimiche, in modo che il ustioni scintillanti lentamente piuttosto che esplodere come un petardo. Una volta che un'estremità dello sparkler viene accesa, brucia progressivamente all'altra estremità. In teoria, l'estremità del bastoncino o del filo è adatta a sostenerlo durante la combustione.

Ovviamente, le scintille che cadono a cascata da un bastone ardente presentano un pericolo di incendio e bruciatura; meno ovviamente, le stelle filanti contengono uno o più metalli, quindi possono presentare un rischio per la salute. Le stelle filanti non devono essere bruciate sulle torte come candele o altrimenti utilizzate in un modo che potrebbe portare al consumo della cenere. Quindi, usa le stelle filanti in modo sicuro e divertiti!