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- Donnerstag

Die Grundlagen der Pyrotechnik

Feuerwerk
Bunte Feuerwerksraketen am Abendhimmel
Die Pyrotechnik begegnet uns auf Jahrmärkten, Festen oder natürlich an Sylvester. Wir sehen Explosionen in allen Farben und Formen, laute Knaller und jede Menge bunter Raketen.

Ich beschäftige mich heute mit den Grundlagen der Pyrotechnik, also wie die Knallkörper funktionieren. Der Hauptfokus liegt heute auf den entstehenden Farben.
Die Funktionsweise
Feuerwerkskörper bestehen grundsätzlich aus mehreren Teilen:
• Der Satz. So bezeichnet man das Gemisch der Chemikalien, die die eigentlichen Effekte wie Farben, Pfeifen, oder Rauchen auslösen.

• Die Verdämmung. Man legt mehrere Schichten aus Pappe oder Metall um den Knallkörper, um den Druck zu erhöhen. Durch diesen Druck kommt es z.B. in den kleinen China-Knallern erst zur eigentlichen Explosion. Ohne Verdämmung würden einige pyrotechnische Sätze nur abbrenennen statt zu detonieren. 

• Der Zünder. Meistens wird eine einfache Zündschnur verwendet, um das Feuerwerk auszulösen. Für professionelles Feuerwerk oder Sprengungen werden dagegen meist Elektrozünder oder Explosivstoffe, die die eigentliche Detonation auslösen, verwendet.

Der Zünder entfacht den Satz, der durch die Dämmung detoniert oder einfach in bunten Farben abbrennt. Das Zusammenspielen dieser drei Bestandteile wird in Bildern von feuerwerk.net erklärt.
Oxidations- und Reduktionsmittel
Um einen pyrotechnischen Satz herzustellen, der bestimmte Farben in einem Feierwerk erzeugt, werden ein Oxidationsmittel und ein Brennstoff als Reduktionsmittel vermischt. Dazu kommt dann ein Gemisch, das den eigentlichen Effekt verursacht.

Nitrate NO3- und Chlorate ClO3- sind beliebte Beispiele für Oxidationsmittel, doch da Chlorate wie Kaliumchlorat sehr instabil sind, werden heute dafür hauptsächlich Perchlorate ClO4- verwendet. (Quelle, Abschnitt Kaliumchlorat). Das beliebteste Reduktionsmittel für Knallkörper ist Schwarzpulver.
Wie die Farben entstehen
Rot: Strontium-, Calcium- und Lithiumverbindungen lassen den Satz rot leuchten. Zum Beispiel ist Calciumcarbonat CaCO3 orangerot oder Strontiumnitrat Sr(NO3)2 intensiv rot.

Gelb: Natrium wird hier verwendet. Als Beispiel dient Natriumhydrogencarbonat NaHCO3.

Grün: Bariumverbindungen, reines Tellur, Thallium oder Zink lassen grüne Effekte entstehen. Bariumcarbonat BaCO3 dient neben der grünen Farbe außerdem zur Stabilisierung des Gemischs, falls doch Chlorate im Satz verwendet werden.

Blau: Cobalt, Selen und Kupferverbindungen wie Kupferchlorid CuCl2 ergeben blaue Farbeffekte.

Weiß: Aluminium, Magnesium und Titan werden hierfür verwendet. Magnesium und Aluminium sind sehr intensiv weiß, wogegen Titan nur ein silber-bläulichen Effekt hervorruft.

Eine komplette Liste mit den in Feuerwerk verwendeten Chemikalien gibt es auf feuerwerk.net unter dem Abschnitt "Chemiekalien."

Bild: David Hepworth

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