Focurile de artificii, o tehnologie vechi de secole, sunt un simbol iconic al sărbătorilor Zilei Independenței - dar sunt, de asemenea, o minunăție a științei și ingineriei moderne. Citiți mai departe pentru a descoperi știința din spatele artificiilor pe care le veți vedea în toată țara în această seară.
1. Formula chimică pentru artificii a fost inventată din greșeală. Cândva în timpul secolului al X-lea, chinezii au început să facă artificii cu praf de pușcă (primul cunoscut explozibil chimic fusese descoperit abia recent). Dar savanții consideră că inventatorii au lovit formula chimică pentru praful de pușcă - sulf, cărbune și azotat de potasiu sau săritor - în timpul încercărilor de a crea un elixir al nemuririi. În timp, chinezii au dezvoltat o mare varietate de artificii care au produs diferite tipuri de efecte vizuale, iar pirotehnicianul a devenit o profesie respectată în societatea chineză.
2. Focurile de artificii sunt proiectate să nu explodeze. Contraintuitiv, chimiștii proiectează artificii pentru a arde cât mai lent, în loc să explodeze rapid. O arsură mai lentă înseamnă că un foc de artificii va produce un efect vizual pe o durată mai lungă, care acoperă o zonă mai mare a cerului. Pentru a obține acest lucru, substanțele chimice combustibile și oxidante utilizate - de obicei metale precum aluminiu sau magneziu pentru combustibil, și percholate, clorați sau nitrați pentru oxidatori - sunt cu granulație relativ mare, între 250 și 300 microni, aproximativ de dimensiunea unui fir de nisip. În plus, chimiștii evită să amestece bine combustibilul și oxidantul împreună, ceea ce face mai dificilă arderea acestora.
Peletele ambalate în artificii conțin substanțe chimice care produc culorile vii pe care le vedem pe cer. (Wikimedia Commons) 3. Diferite culori sunt produse de diferite substanțe chimice . Culorile strălucitoare vizibile când explozii de artificii sunt rezultatul unor stele pirotehnice - pelete de substanțe chimice care generează anumite culori sau produc efecte scânteietoare atunci când sunt arse. Atunci când se aprinde sarcina de izbucnire, combustibilul principal explodează mai întâi, transferând energie către substanțele chimice colorante, ceea ce determină electronii acestor substanțe chimice să se mute într-o stare excitată. Apoi, câteva momente mai târziu, când substanțele chimice colorante se răcesc și electronii cad înapoi la starea lor de bază, eliberează energia suplimentară ca radiații colorate atunci când zboară pe cer. Culoarea specifică depinde de substanța chimică: compușii cu stronțiu și litiu ard un roșu intens, în timp ce calciul arde portocaliu, sodiul arde galben, bariul arde verde și cuprul arde albastru.
4. Formele de artificii sunt produse printr-un design inteligent . Pentru a realiza artificii în formă neobișnuită, cum ar fi inele duble, inimi sau stele, tehnicienii împachetează combustibilul și substanțele chimice colorante din interiorul unui tub în diferite formațiuni. Un nucleu central de combustibil, înconjurat de un inel de peleți, va produce un artificiu circular, în timp ce un strat dublu de pelete va crea un dublu inel pe cer. Dacă peleții sunt amestecați în interior cu combustibilul, benzile de culoare se vor răspândi împreună dintr-un punct central, ca în modelul „salcii”. Pentru formațiuni deosebit de complicate, cum ar fi o inimă sau o stea, peletii coloranți sunt lipiți de o bucată de hârtie în forma dorită. Când combustibilul arde, acesta aprinde hârtia, trimițând coloranții care zboară în același model.
5. Focurile de artificii poluează. În ciuda tuturor distracțiilor de spectacole de artificii, acestea au un dezavantaj. Am mai scris anterior despre modul în care pirotehnia poate uimi și chiar ucide populațiile de păsări. De asemenea, pot dăuna vieții sălbatice într-un mod mai insidios - prin introducerea metalelor grele, a compușilor cu sulf și a percolatului în corpurile locale de apă. Focurile de artificii sunt adesea lansate peste lacuri și râuri, iar aceste produse secundare de combustie pot dăuna ecosistemelor acvatice în timp. Poluanții atmosferici pot afecta și oamenii, în special cei care suferă de astm.
