Die Chemie der Feuerwerksfarben

Das Erstellen von Feuerwerksfarben ist ein komplexes Unterfangen, das viel Kunst und Anwendung der Naturwissenschaften erfordert. Abgesehen von Treibmitteln oder Spezialeffekten erfordern die Lichtpunkte, die von Feuerwerkskörpern ausgestrahlt werden, die als "Sterne" bezeichnet werden, im Allgemeinen einen Sauerstoffproduzenten, einen Kraftstoff, ein Bindemittel (um alles dort zu halten, wo es sein muss) und einen Farbproduzenten. Es gibt zwei Hauptmechanismen der Farbproduktion bei Feuerwerkskörpern: Glühlampen und Lumineszenz.

Glühen

Glühlampe ist Licht, das durch Wärme erzeugt wird. Durch Hitze wird eine Substanz heiß und glüht. Sie sendet zunächst Infrarot-, dann Rot-, Orange-, Gelb- und Weißlicht aus, wenn sie zunehmend heißer wird. Wenn die Temperatur eines Feuerwerks geregelt wird, kann das Leuchten von Bauteilen wie Holzkohle zur richtigen Zeit auf die gewünschte Farbe (Temperatur) eingestellt werden. Metalle wie Aluminium, Magnesium und Titan brennen sehr hell und sind nützlich, um die Temperatur des Feuerwerks zu erhöhen.

Lumineszenz

Lumineszenz ist Licht, das mit anderen Energiequellen als Wärme erzeugt wird. Manchmal wird Lumineszenz als "kaltes Licht" bezeichnet, da sie bei Raumtemperatur und kühleren Temperaturen auftreten kann. Um Lumineszenz zu erzeugen, wird Energie von einem Elektron eines Atoms oder Moleküls absorbiert, wodurch es angeregt, aber instabil wird. Die Energie wird durch die Hitze des brennenden Feuerwerks geliefert. Wenn das Elektron in einen niedrigeren Energiezustand zurückkehrt, wird die Energie in Form eines Photons (Lichts) freigesetzt. Die Energie des Photons bestimmt seine Wellenlänge oder Farbe.

In einigen Fällen sind die zur Erzeugung der gewünschten Farbe benötigten Salze instabil. Bariumchlorid (grün) ist bei Raumtemperatur instabil, so dass Barium mit einer stabileren Verbindung (z. B. chloriertem Kautschuk) kombiniert werden muss. In diesem Fall wird das Chlor in der Hitze des Brennens der pyrotechnischen Zusammensetzung freigesetzt, um dann Bariumchlorid zu bilden und die grüne Farbe zu erzeugen. Kupferchlorid (blau) ist dagegen bei hohen Temperaturen instabil, sodass das Feuerwerk nicht zu heiß werden kann und dennoch hell genug sein muss, um gesehen zu werden.

Qualität der Feuerwerkszutaten

Reine Farben erfordern reine Zutaten. Selbst Spuren von Natriumverunreinigungen (gelb-orange) reichen aus, um andere Farben zu überwältigen oder zu verändern. Eine sorgfältige Formulierung ist erforderlich, damit zu viel Rauch oder Rückstände die Farbe nicht verdecken. Bei Feuerwerkskörpern hängen die Kosten wie bei anderen Dingen häufig mit der Qualität zusammen. Das Können des Herstellers und das Datum, an dem das Feuerwerk hergestellt wurde, haben großen Einfluss auf die endgültige Anzeige (oder auf das Fehlen derselben)..

Tabelle der Feuerwerk-Farbstoffe

Farbe	Verbindung
rot	Strontiumsalze, Lithiumsalze Lithiumcarbonat, Li2CO3 = rot Strontiumcarbonat, SrCO3 = leuchtend rot
Orange	Calciumsalze Calciumchlorid, CaCl2 Calciumsulfat, CaSO4·xH2O, wobei x = 0,2,3,5
Gold	Weißglut von Eisen (mit Kohlenstoff), Holzkohle oder Lampenschwarz
Gelb	Natriumverbindungen Natriumnitrat, NaNO3 Kryolith, Na3AlF6
Elektrisches Weiß	weißglühendes Metall wie Magnesium oder Aluminium Bariumoxid, BaO
Grün	Bariumverbindungen + Chlorproduzent Bariumchlorid, BaCl+ = hellgrün
Blau	Kupferverbindungen + Chlorproduzent Kupferacetoarsenit (Paris Green), Cu3Wie2Ö3Cu (C2H3Ö2)2 = blau Kupfer (I) chlorid, CuCl = türkisblau
Lila	Mischung aus Strontium (rot) und Kupfer (blau)
Silber	Verbrennen von Aluminium-, Titan- oder Magnesiumpulver oder -flocken

Reihenfolge der Ereignisse

Das bloße Packen von Farbchemikalien in eine explosive Ladung würde ein unbefriedigendes Feuerwerk erzeugen! Es gibt eine Abfolge von Ereignissen, die zu einer wunderschönen, farbenfrohen Darstellung führen. Das Anzünden der Sicherung zündet die Aufzugsladung, die das Feuerwerk in den Himmel treibt. Die Aufzugsladung kann Schwarzpulver oder eines der modernen Treibmittel sein. Diese Ladung brennt auf engstem Raum und drückt sich nach oben, während heißes Gas durch eine enge Öffnung gepresst wird.

Die Sicherung brennt zeitverzögert weiter, um das Innere des Gehäuses zu erreichen. Die Hülle ist mit Sternen gefüllt, die Päckchen mit Metallsalzen und brennbarem Material enthalten. Wenn die Zündschnur den Stern erreicht, steht das Feuerwerk hoch über der Menge. Der Stern bläst auseinander und bildet durch eine Kombination aus Glühlampenwärme und Emissionslumineszenz leuchtende Farben.