Niet alle vuurwerk is gelijk gemaakt. Er is bijvoorbeeld een verschil tussen een voetzoeker en een sterretje: het doel van een voetzoeker is het creëren van een gecontroleerde explosie; een sterretje daarentegen brandt gedurende een lange periode (tot een minuut) en produceert een schitterende vonkenregen.
Sparkler Chemistry
Een sterretje bestaat uit verschillende stoffen:
- Een oxidatiemiddel
- Een brandstof
- IJzer, staal, aluminium of ander metaalpoeder
- Een brandbaar bindmiddel
Naast deze componenten kunnen ook kleurstoffen en verbindingen worden toegevoegd om de chemische reactie. Vaak zijn houtskool en zwavel vuurwerkbrandstof, of sterretjes kunnen het bindmiddel gewoon als brandstof gebruiken. Het bindmiddel is meestal suiker, zetmeel of schellak. Kaliumnitraat of kaliumchloraat kunnen als oxidatiemiddel worden gebruikt. Metalen worden gebruikt om de vonken te creëren. Sparkler-formules kan vrij eenvoudig zijn. Zo mag een sterretje alleen uit kaliumperchloraat, titanium of aluminium en dextrine bestaan.
Nu je de samenstelling van een sterretje hebt gezien, gaan we kijken hoe deze chemicaliën met elkaar reageren.
Oxidatiemiddelen
Oxidatiemiddelen produceren zuurstof om het mengsel te verbranden. Oxidatiemiddelen zijn meestal nitraten, chloraten of perchloraten. Nitraten bestaan uit een metaalion en een nitraation. Nitraten geven 30% van hun zuurstof af om nitrieten en zuurstof op te leveren. De resulterende vergelijking voor kaliumnitraat ziet er als volgt uit:
2 KNO3(solide) → 2 KNO2(vast) + O2(gas)
Chloraten bestaan uit een metaalion en het chloraation. Chloraten geven al hun zuurstof op, waardoor een meer spectaculaire reactie ontstaat. Dit betekent echter ook dat ze explosief zijn. Een voorbeeld van kaliumchloraat het geven van zuurstof zou er als volgt uitzien:
2 KClO3(vast) → 2 KCl (vast) + 3 O2(gas)
Perchloraten bevatten meer zuurstof, maar exploderen minder snel als gevolg van een impact dan chloraten. Kaliumperchloraat geeft bij deze reactie zijn zuurstof af:
KClO4(vast) → KCl (vast) + 2 O2(gas)
Agenten verminderen
De reductiemiddelen zijn de brandstof die wordt gebruikt om de door de oxidatiemiddelen geproduceerde zuurstof te verbranden. Bij deze verbranding ontstaat heet gas. Voorbeelden van reductiemiddelen zijn zwavel en houtskool, die met de zuurstof reageren tot zwaveldioxide (SO2) en kooldioxide (CO2).
Regelgevers
Er kunnen twee reductiemiddelen worden gecombineerd om de reactie te versnellen of te vertragen. Ook metalen beïnvloeden de reactiesnelheid. Fijnere metaalpoeders reageren sneller dan grove poeders of vlokken. Andere stoffen, zoals maïsmeel, kunnen ook worden toegevoegd om de reactie te reguleren.
Bindmiddelen
Bindmiddelen houden het mengsel bij elkaar. Voor een sterretje zijn gewone bindmiddelen dextrine (een suiker) bevochtigd met water of een schellakverbinding bevochtigd met alcohol. Het bindmiddel kan dienen als reductiemiddel en als reactiemoderator.
Hoe werkt een sterretje?
Laten we het allemaal samenvoegen. Een sparkler bestaat uit een chemisch mengsel dat op een stijve stok of draad is gegoten. Deze chemicaliën worden vaak gemengd met water om een slurry te vormen die op een draad kan worden gecoat (door te dippen) of in een buis kan worden gegoten. Zodra het mengsel opdroogt, heb je een sterretje. Aluminium, ijzer, staal, zink of magnesiumstof of vlokken kunnen worden gebruikt om de heldere, glinsterende vonken te creëren. De metaalschilfers worden warm tot ze gloeien en helder schijnen of, bij voldoende hoge temperatuur, daadwerkelijk verbranden. Soms worden sterretjes sneeuwballen genoemd in verwijzing naar de bal van vonken die het brandende deel van het sterretje omgeeft.
Er kunnen verschillende chemicaliën worden toegevoegd om kleuren te creëren. De brandstof en het oxidatiemiddel zijn samen met de andere chemicaliën proportioneel, zodat de sterretje brandt langzaam in plaats van te exploderen als een knaller. Zodra het ene uiteinde van de sterretje is ontstoken, brandt het geleidelijk naar het andere uiteinde. In theorie is het uiteinde van de stok of draad geschikt om hem tijdens het branden te ondersteunen.
Belangrijke Sparkler-herinneringen
Het is duidelijk dat vonken die van een brandende stok vallen, brand- en verbrandingsgevaar opleveren; minder duidelijk zijn dat sterretjes een of meer metalen bevatten, zodat ze een gevaar voor de gezondheid kunnen vormen. Sterretjes mogen niet op taarten worden verbrand als kaarsen of anderszins worden gebruikt op een manier die kan leiden tot consumptie van de as. Dus gebruik sterretjes veilig en veel plezier!