La chimica dietro le stelle filanti

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.

Chimica Sparkler

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 la 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. Le formule Sparkler possono essere piuttosto semplici. 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.

ossidanti

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 che produce ossigeno è simile al seguente:

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)

Agenti riducenti

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.

regolatori

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.

leganti

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.