mercoledì 4 giugno 2014

5.5) Chimica nei fuochi d'artificio

"A volte c'erano i fuochi d'artificio, stavamo lì a guardare il cielo illuminato di tanti colori e respiravamo l'odore della polvere da sparo"

(Cap 69, pag 441)




FONTI

Articolo dal sito Chimicamo

Cascate colorate e “botti” di uno spettacolo pirotecnico sono il risultato di reazioni chimiche di ossidazione molto rapide e di combustioni che producono luce, rumore e fumo. Questo stesso tipo di reazioni sta alla base della chimica degli esplosivi.

Essi sono costituiti essenzialmente da polvere nera cui vengono poi aggiunti coloranti, intensificatori e ritardatori dello scoppio. 
La polvere nera è una miscela di composti costituiti da:

1) Nitrato di potassio KNO3 (75%)

2) Carbone vegetale (14%) combustibile prodotto dalla carbonizzazione della legna che porta ad una graduale perdita di ossigeno, azoto e idrogeno.

3) Zolfo S (11%)

La combustione della polvere nera è una reazione di ossidoriduzione che produce molti prodotti di reazione quali il carbonato di potassio K2CO3, il solfato di potassio K2SO4, il solfuro di potassio K2S, il carbonato di ammonio (NH4)2CO3, il biossido di carbonio CO2, il monossido di carbonio CO.
La combustione della polvere nera non è diversa dalle normali combustioni: combustibile + comburente: l'unica differenza è che il comburente, l’ossigeno, non è fornito dall’aria ma da uno degli stessi componenti della polvere nera, nella fattispecie KNO3.

Variando la composizione percentuale si possono avere variazioni nella velocità di reazione. L’aggiunta di magnesio e alluminio in polvere incrementa l’emissione luminosa mentre l’aggiunta di alcuni sali provoca una diversa colorazione ad esempio il nitrato di bario Ba(NO3)2 determina una colorazione rossa, i sali di sodio una colorazione gialla, quelli di potassio una colorazione violetta, i sali di calcio una colorazione arancione, mentre quelli di rame conferiscono una colorazione verde-azzurro.
  


Esempio di ossidoriduzione nei fuochi d'artificio

10 KNO3 + 8 C + 3 S → 2 K2CO3 + 3 K2SO4 + 6 CO2 + 5 N2

Tale reazione è una reazione di ossidoriduzione in cui vi è una sola specie che si riduce ovvero acquista elettroni infatti l’azoto passa da numero di ossidazione +5 a numero di ossidazione 0 mentre vi sono due specie che si ossidano infatti il carbonio passa da numero di ossidazione 0 a numero di ossidazione +4 e lo zolfo da numero di ossidazione 0 a numero di ossidazione +6. 

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