Koniec roku zazwyczaj kojarzy się z licznymi zabawami i hucznymi pokazami fajerwerków, dzięki którym niebo rozbłyska kolorowymi barwami. By stworzyć właściwy efekt, producenci wykorzystują odpowiednie mieszaniny pirotechniczne, które zawierają przede wszystkim paliwo, utleniacz, substancje pomocnicze (np. lepiszcza, stabiliza tory) oraz związki chemiczne odpowiedzialne za tworzenie kolorowego płomienia.

Odpowiednie pierwiastki chemiczne w podwyższonej temperaturze ulegają wzbudzeniu (a dokładnie ich elektrony), a powrót do podstawowego stanu energetycznego związany jest z emisją promieniowania. Ta część emi towanego widma, która znajduje się w paśmie promieniowania widzialnego odpowiada za barwę którą obserwujemy. Aby uzyskać zielony kolor fajerwerków s tosuje się przede wszystkim związku baru, czerwony ? związki strontu, żółty ? związki sodu, pomarańczowy ? związki wapnia, niebieski ? związki miedzi. Fiole towy płomień można uzyskać poprzez odpowiednio dobrane kompozycje zawierające zarówno stront jak i miedź. Częs to s tosowane są także tzw. donory chloru, które wpływają korzystnie na jakość uzyskiwanej barwy.

Niestety wiele ze s tosowanych związków w pirotechnice jest szkodliwych, zwłaszcza takie związki jak sole baru oraz chlorany i nadchlorany (utleniacze). Wiele z tych formuł do dzisiaj jest s tosowana z racji sprawdzonej skuteczności, dostępności składników oraz ich ceny.

Badania wykazały, że w okresie intensywnych pokazów fajerwerków znacznie zwiększa się poziom zanieczyszczeń w powietrzu, przede wszystkim jest to ilość pyłu (PM2,5 oraz PM10), aerozoli a także i innych pierwiastków (Ba, Sr, K, Na, Mg, Cl).

Niemniej jednak dzisiejsza wiedza oraz świadomość nie pozwalają pozostać wobec tego obojętnym. Naukowcy na całym świecie poszukują skutecznych zamienników, które byłyby mniej szkodliwe. Związki baru próbuje zastąpić się związkami boru, takimi jak węglik boru (B4C). Związki strontu próbuje zastąpić się organicznymi pochodnymi litu. Z kolei nadchlorany, chlorany oraz związki chloru (jak np. PVC czy saran) próbuje zastąpić się takimi związkami jak: 5-aminotetrazol, nadjodan potasu (KIO4), azotan guanidyny, jodan miedzi, bromek miedzi, a także solami metali i pochodnych tetrazoli.

 

Au tor: Tomasz Spietz
Zakład Transformacji Energetycznej
kontakt: tspietz@itpe.pl

Źródła:

  • Shimizu Takeo, Fireworks: The Art, Science and Technique. USA: Pyrotechnica Publication, 1996.
  • W. Bach i in., ?Fireworks pollution and health?, International Journal of Environmental Studies, t. 7, nr 3, s. 183?192, sty. 1975, doi: 10.1080/00207237508709692.
  • C.-C. Lin, ?A review of the impact of fireworks on particulate matter in ambient air?, Journal of the Air & Waste Management Association, t. 66, nr 12, s. 1171?1182, grudz. 2016, doi: 10.1080/10962247.2016.1219280.
  • B. Oroji, A. Sadighzadeh, i E. Solgi, ?Effects of fireworks ancient celebrations on atmospheric concentration of particulate matter in Iran?, Geology, Ecology, and Landscapes, t. 4, nr 2, s. 104?110, kwi. 2020, doi: 10.1080/24749508.2019.1600909.
  • A. K. Singh i A. Srivastava, ?The Impact of Fireworks Emissions on Air Quality in Delhi, India?, Environmental Claims Journal, t. 32, nr 4, s. 289?309, paź. 2020, doi: 10.1080/10406026.2020.1756078.
  • J. J. Sabatini, J. C. Poret, i R. N. Broad, ?Boron Carbide as a Barium-Free Green Light Emitter and Burn-Rate Modifier in Pyrotechnics?, Angewandte Chemie International Edition, t. 50, nr 20, s. 4624?4626, 2011, doi: 10.1002/anie.201007827.
  • J. Glück, T. M. Klapötke, M. Rusan, J. J. Sabatini, i J. Stiers torfer, ?A Strontium- and Chlorine-Free Pyrotechnic Illuminant of High Color Purity?, Angewandte Chemie International Edition, t. 56, nr 52, s. 16507?16509, 2017, doi: 10.1002/anie.201710746.
  • J. J. Sabatini, ?A Review of Illuminating Pyrotechnics?, Propellants, Explosives, Pyrotechnics, t. 43, nr 1, s. 28?37, sty. 2018, doi: 10.1002/prep.201700189.
  • G. Steinhauser i T. M. Klapötke, ??Green? Pyrotechnics: A Chemists? Challenge?, Angewandte Chemie International Edition, t. 47, nr 18, s. 3330?3347, kwi. 2008, doi: 10.1002/anie.200704510.
  • J. J. Sabatini i J. D. Moretti, ?High-Nitrogen-Based Pyrotechnics: Perchlorate-Free Red- and Green-Light Illuminants Based on 5-Aminotetrazole?, Chemistry ? A European Journal, t. 19, nr 38, s. 12839?12845, 2013, doi: 10.1002/chem.201300779.