نشأت الألعاب النارية في الصين منذ حوالي 2000 عام. البارود، المعروف أيضًا باسم المسحوق الأسود لتمييزه عن البارود الحديث الذي لا يدخن، هو أقدم متفجرات كيميائية معروفة. وبعد ما يقرب من ألف عام، ابتكر راهب صيني يُدعى لي تيان أول مفرقعة نارية عن طريق ملء عود من الخيزران بالبارود وإلقائه في النار، مما أدى إلى حدوث انفجار قوي.
تُستخدم الألعاب النارية اليوم للاحتفال بالأحداث والتقاليد في العديد من الثقافات حول العالم. على الرغم من أن الرابع من يوليو لا يزال "اليوم الكبير"، إلا أن الأمريكيين يستخدمون الألعاب النارية على مدار العام للاحتفال في المهرجانات والمناسبات الخاصة والأحداث الرياضية مثل Super Bowl وعرض ديزني الشهير. أضاءت الألعاب النارية سماء اليابان في جميع أنحاء اليابان بمناسبة مرور عام على انطلاقة أولمبياد طوكيو.
نحن جميعًا مهووسون قليلًا بهذه المشاهد التي تخطف الأنفاس، ولكن لماذا تنفجر بعض الألعاب النارية، والبعض الآخر يصدر صفيرًا والبعض الآخر يصدر فرقعة؟ ما الذي يخلق الألوان الحمراء والبرتقالية والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجية المبهرة التي تنفجر في السماء، مما يثير "oohhhhs" و"ahhhhhs" من المتفرجين المأسورين؟
أسعد مهندسي الألعاب النارية الناشئين في صف العلوم من خلال إظهار الكيمياء الكامنة وراء الألوان الجميلة والأصوات المذهلة للألعاب النارية التي تشعل مشاعرنا.
أولاً، دعونا نلقي نظرة على بعض العلوم وراء هذه السمفونيات المبهرة في السماء.
مزيج متفجر
تحتوي كل لعبة نارية على مادة كيميائية واحدة على الأقل غنية بالأكسجين، وهي عامل مؤكسد:
- نترات البوتاسيوم
- بيركلورات البوتاسيوم
- نترات السترونتيوم غنية بالأكسجين، ولكنها تنتج أيضًا لهبًا أحمر
تحتاج بعد ذلك إلى دمج الوقود مع المؤكسد لإنتاج الحرارة. يتم استخدام مواد مثل الكبريت والفحم والألمنيوم أو مسحوق المغنيسيوم كوقود. يقوم المؤكسد بتكسير الروابط الكيميائية في الوقود، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة. تبدأ النار (من الفتيل أو اللهب المباشر) تفاعلًا كيميائيًا.
ما الذي يكمن وراء أصوات النقرات والطقطقة والانفجارات
تغطية أذنيك! عندما تنطلق بعض الألعاب النارية، فإنها يمكن أن تنافس أعلى عاصفة رعدية.
يحدد الخليط الكيميائي الموجود في الألعاب النارية الصوت الذي تصدره. يقوم فنيو الألعاب النارية بحرق هذا الخليط لإحداث الانفجار أو الانفجار الذي نتطلع إليه عند انطلاق الألعاب النارية. البارود عبارة عن شحنة متفجرة مصنوعة من الكبريت والفحم ونترات البوتاسيوم (الملح الصخري). يعمل الكبريت والفحم كوقود، في حين أن الملح الصخري هو عامل مؤكسد.
هناك عبوات ناسفة أكثر حداثة تحتوي بداخلها على مسحوق معدني أكثر حدة وأعلى صوتًا وتومض بتأثير ضوئي، مما يؤدي إلى إنشاء ألعاب نارية تهز المنزل. تشمل رسوم الانفجار الشائعة ما يلي:
- مسحوق أسود
- وميض البارود
- H3
- مزيج من صفارات
حافظ على مسحوقك جافًا لأنه بمجرد إشعال المصهر، فإنه يحترق في وسط العلبة، ويشعل فتيل التأخير الزمني المتصل بالشحنة المتفجرة، وBOOM!
هذا الصوت المزدهر الذي نسمعه بعد الانفجار ناتج عن الإطلاق السريع للطاقة، مما يتسبب في تمدد الهواء بشكل أسرع من سرعة الصوت، مما يؤدي إلى إنشاء موجة صدمية. إن انفجار تلك القذائف في الهواء هو بالتأكيد دليل على أن علمنا لا يزال موجودًا (اعزف الموسيقى الوطنية هنا)!
كيف تحصل الألعاب النارية على هذه الألوان المذهلة؟
ونحن نعلم أن العناصر الكيميائية المختلفة، عند تسخينها إلى درجات حرارة عالية، تتخلص من هذه الطاقة عن طريق إصدار أطوال موجية محددة من الضوء. تعتبر الأملاح المعدنية مثالية للألعاب النارية لأن هذه المركبات تنتج ألوانًا كثيفة عند حرقها.
وتشمل بعض الأمثلة
- السترونتيوم للأحمر
- الباريوم للأخضر
- الكالسيوم للبرتقال
- النحاس للأزرق
- الصوديوم للأصفر
- النحاس والسترونتيوم للبنفسج
عند إشعال عنصر ما، يتم تحفيز الإلكترونات المحيطة بالذرات وشحنها بالطاقة الموجودة في اللهب. عندما تشتعل عناصر مختلفة، فإنها تنبعث منها أطوال موجية مختلفة من الضوء، والتي تتحول إلى ألوان مختلفة اعتمادا على نوع الألعاب النارية.
يصعب إعادة إنتاج بعض الألوان أكثر من غيرها. يتفق معظم مهندسي الألعاب النارية على أن اللون الأزرق هو اللون الأكثر صعوبة في الإنتاج. وذلك لأن سماء المساء تحتوي على صبغة زرقاء، لذلك لا تظهر معظم درجات اللون الأزرق مثل الألوان الأخرى. إذا حاولت تفتيح اللون الأزرق ليتباين مع الخلفية، فقد يبدو باهتًا. يجب عليك الحصول على التوازن الصحيح للنحاس والمواد الكيميائية الأخرى في تفاعل اللهب أو الاحتراق للحصول على أفضل لهب أزرق في ألعابك النارية.
سوف يستمتع الطلاب بالتعرف على كيمياء الألعاب النارية. في يوم من الأيام، قد يصبحون فنيي الألعاب النارية الذين يبهجوننا بالزئير والفرقعات والألوان الزاهية للألعاب النارية.
الشر، مثل المراهنات، مثل تبادل العملات المشفرة، مثل المخدرات، مثل المال السريع. وطبعا كل هذا شر و...