كيمياء الألعاب النارية(1) : مكونات الالعاب النارية

مكونات الألعاب النارية (البيروتكنك)

Ingredients of Pyrotechnics

هناك العديد من المسميات و الترجمات لكلمة Pyrotechnics فترجمتها الحرفية هي فن اشعال النار Art of Fire  وتترجم إلى العربية بالألعاب النارية أو الخلائط النارية أو البيروتكنك و تتكون الالعاب النارية من عدة مكونات مصنفة حسب التالي:

المؤكسد oxidizer:

هو المصدر الرئيس للأكسجين في الخليط الناري (Pyrotechnics) ويتم اختيارها بشكل محدد و هي مقتصرة على فلزات أو لافلزات المجموعات الايونية السالبة التالية:

 النترات (NO3¯)  أو الكلورات (ClO3¯) ، أو البيروكلورات (ClO4¯) ، أو الكرومات (²¯CrO4) ، أو الدايكرومات (²¯Cr2O7) ، أو الأكاسيد (O¯²) ، أو الهالوجينات

 

خصائص الايون الموجب في المؤكسدات:

1-  يجب أن تكون المادة قليلة أو عديمة الاسترطاب (low hygroscopicity) ، أي أنها لا تمتص الرطوبة من الهواء الجوي بسهولة لان الرطوبة تؤثر على حجم الايون وشحنته لذلك يفضل عدم استخدام نترات الصوديوم و أملاح الالمنيوم والمغنيسوم و الليثيوم إلا للضرورة.

2-  يجب أن لا يؤثر الايون الموجب الموجود في المؤكسد على لون اللهب فمثلا أيون الصوديوم يشتعل باللون الاصفر الذي يميل للبرتقالي.

3-   يفضل استخدام الفلزات القلوية مثل البوتاسيوم والصوديوم والليثيوم  والفلزات الارضية مثل الباريوم والكاليسوم و السترونشيوم في المؤكسدات لانها لا يستقبل الالكترونات بسهولة و يمنح الالكترونات بسهولة ولا تتفاعل مع العناصر الفعالة كالمغنيسوم والالمنيوم في الوقود.

4-   يجب أن تكون طاقة تفكك المركب مقبولة لانه في حال كانت طاقة التفاعل الطارد للحرارة عالية جدا يكون التفاعل متفجر و في حال كانت طاقة التفاعل الماص للحرارة عالية يكون من الصعب اشعال الخليط.

5-  يجب أن يمتلك المؤكسد أكبر قدر من الاكسجين النشط لذلك يفضل استخدام العناصر الخفيفة مثل الصوديوم و البوتاسيوم ويفضل تجنب استخدام العناصر الثقيلة مثل الرصاص و الباريوم.

6-  يفضل أن يكون قليل السمية.

خصائص بعض المؤكسدات
المؤكسد	الكثافة	الوزن الجزيئي	نقطة الانصهار °C	حرارة التفكك	O2 المتحرر من 1جم من المؤكسد
نترات الصوديوم NaNO3	2.26	85	307	60.5	0.47
كلورات الباريوم Ba(ClO3)2	3.86	322.3	414	-28.0	0.32
كرومات الباريوم BaCrO 4	4.50	253.3	يتفكك	-	0.095
نترات الباريوم Ba(NO3)2	3.24	261.4	592	104	0.31
بيروكسيد الباريوم BaO2	4.96	169.3	450	17	0.09
كرومات الرصاص PbCrO 4	6.30	323.2	844	-	0.074
أكسيد الرصاص PbO	9.53	223.2	886	-	0.72
كلورات البوتاسيوم KClO3	2.32	122.6	356	-10.6	0.39
نترات البوتاسيوم KNO3	2.11	101.1	334	75.5	0.40
بيروكلورات البوتاسيوم KClO4	2.52	138.6	610	-0.68	0.46
نترات السترونشيوم Sr(NO3)2	2.99	211.6	570	92	0.38

 

الوقود Fuels:

يعتبر الكبريت و الفحم من أقدم المواد المستخدمة كوقود و أما الأن فهناك العديد من العناصر أو المركبات التي تستخدم كوقود ويمكن أن نصنفها كالتالي:

الفلزات Metals مثل : الالمنيوم – المغنيسوم – الحديد – الكروم – التيتانيوم – التنجستين – الزركونيوم

اللافلزات Non - metals مثل : الكربون – الكبريت – البورون – السيليكون – الفسفور

خصائص بعض المواد التي تستخدم كوقود
الوقود	الكثافة جم/سم3	نقطة الانصهار °C	درجة الغليان °C	حرارة الاحتراق k cal /g	نواتج الاحتراق الرئيسة
الألمينوم	2.70	660	2467	7.4	Al 2 O 3
المغنيسوم	1.74	649	1107	5.9	MgO
التيتانيوم	4.51	1660	3287	4.7	TiO 2
التنجستين	19.30	3410	5660	1.1	WO 3
الزنك	7.14	420	907	1.3	ZnO
الزركونيوم	6.51	1852	4377	2.9	ZrO 2
البورون	2.35	2300	2550	14.0	B 2 O 3
الكربون	2.26	يتفكك	-	7.8	CO 2
السيليكون	2.33	1410	2355	7.4	SiO 2

 

 

المواد الرابطة Binders:

هي مواد تعمل على زيادة الترابط بين المواد المؤكسدة و الوقود وتحسين الخواص الميكانيكية وتغليف حبيبات الوقود وتحسين الاحتراق وهي تنقسم الى قسمين:

المواد الرابطة الطبيعية : شمع البارفين – الصمغ العربي – شمع الكرنوبا – الشمع الصيني – الشيلاك - الورنيش

المواد الرابطة الصناعية : راتنج (ريزين) البكليت – راتنج البولي ايستر – المطاط المكلور – بولي فنيل كلوريد – راتنج الايبوكسي – مطاط الثيوكول – الفيتون A – التيفلون – Kel F800 – خليط الراتنج و الثيوكول.

المواد المبردة Coolants:

هي مواد تستخدم لتقليل درجة حرارة اشتعال الخليط مثل كربونات المغنيسوم و كربونات الصوديوم.

المواد المثبطة Retardants:

هي مواد تستخدم للتقليل من معدل احتراق الخليط دون التأثير على اللون و تعتبر كربونات الكاليسوم و اكسلات الصوديوم و راتنجات السترونشيوم أكسيد التيتانيوم و البولي فنيل كلوريد و ايثيل السيليلوز و البارفين و زيت الكتان و زيت الخروع الاسفلت و الكبريت من أهم المثبطات.

الأصباغ dyes:

هي مواد تستخدم لانتاج الدخان الملون في الخلائط المنتجة للدخان مثل أصباغ الازو Azo و الانثراكوينون anthraquinone

مكثفات اللون Color intensifiers:

هي مواد تستخدم لتقوية اللون في الخلائط النارية و من أمثلتها مادة البولي فنيل كلوريد و سداسي كلوروبنزين و سداسي كلوروالايثان.

خصائص بعض الاضافات العضوية و المبلمرات المستخدمة
الاضافات	نقطة الانصهار °C	وزن الوقود المستهلك من 1جم من الاكسجين (جم)	حرارة الاحتراق K cal / mol
اللاكتوز	202	0.84	1351
النفثالين	80.5	0.33	1232
الشيلاك	120	0.44	-
السكروز	188 يتفكك	0.89	1351
اللاميناك	200 يتفكك	-	-
النتروسيليلوز	188 يتفكك	-	-
البولي فنيل كلوريد	80	0.78	4375
النشا	يتفكك	0.84	4179
التيفلون PTFE	327	-	-
سداسي كلورو الايثان	185	-	-
الانثراسين	217	-	1700.4

  

إقرأ أيضاً :

كيمياء الألعاب النارية(2) : خصائص مكونات الالعاب النارية

كيمياء الألعاب النارية(3) : إنتاج الإضاءة و الألوان

كيمياء الألعاب النارية(4) : إنتاج الضوء الملون