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Chemie des Feuerwerks

Flaschen mit chemischen Inhalten

Grundsätzlich unterscheidet sich eine normale Verbrennung nur wenig von der eines pyrotechnischen Satzes. Dennoch gibt es Unterschiede wie die Vebrennungsgeschwindigkeit oder auch die Komplexität (pyrotechnische Reaktionen laufen weitaus komplizierter ab als normale Verbrennungen) in der die Reaktionen ablaufen. So werden auch in pyrotechnischen Sätzen Brennstoffe (Reduktionsmittel) durch ein Oxidationsmittel, meist noch unter Anwesenheit von weiteren Stoffen wie Katalysatoren usw., oxidiert. Abhängig ist das Abbrandverhalten von Feuerwerkssätzen auch noch von anderen Faktoren. Darunter fallen die Partikelgröße, die Abbrandbedingungen wie Temperatur, Druck oder Verdämmung und in wenigen Fällen auch die Art der Entzündung.

Die Chemikalien, die in den Sätzen der Feuerwerkerei Verwendung finden lassen sich in drei Gruppen gliedern. Zum ersten wären da die Brennstoffe, hinzu kommen noch Oxidationsmittel und als dritte und letzte Gruppe die Zusatzstoffe. Diese lassen sich wiederum in viele kleine Gruppen aufspalten (zum Beispiel Farbgeber, Bindemittel, Katalysatoren). Im folgenden Teil dieser Seite wird nun noch etwas genauer auf die wichtigsten Gruppen eingegangen.

Oxidationsmittel

Oxidationsmittel machen das Geheimnis pyrotechnischer Sätze aus, sie sorgen dafür, dass die Feuerwerkssätze unabhängig vom Luftsauerstoff reagieren können, indem sie den Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung stellen, ohne den nur wenige pyrotechnische Reaktionen ablaufen würden. Damit die einzelnen Komponenten eines Feuerwerkssatzes auch wirklich miteinander reagieren, sind noch weitere verschiedene Anforderungen an das Oxidationsmittel gestellt. So dürfen sie zum Beispiel nicht hygroskopisch sein (Natriumnitrat NaNO3 wäre ein perfekter Bestandteil für viele pyrot. Sätze, da es Farbgeber und Oxidationsmittel vereinigt, es kommt aber wegen seiner starken feuchtigkeitsanziehenden Neigung nicht zum Einsatz) und müssen ihren Sauerstoff schon bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen abgeben. Diese Bedingungen erfüllen zumeist Metallsalze sauerstoffreicher anorganischer Säuren wie Nitrate oder Perchlorate.

Brennstoff

Der Brennstoff ist neben dem Oxidationsmittel die zweite Hauptkomponente eines pyrotechnischen Satzes. Der Brennstoff hat die Aufgabe, während der Reaktion eines pyrotechnischen Gemisches in Verbindung mit einem Oxidationsmittel für eine hohe Temperatur zu sorgen. Eine hohe Temperatur ist wiederum notwendig, um die farberzeugenden Stoffe in den typischen Feuerwerksfarben leuchten zu lassen. Je höher die Temperatur, desto größer ist auch die Lichtausbeute. Diese überschreitet jedoch eine Grenze von 10% der Gesamtenergieabgabe nicht. Zu den Brennstoffen zählen Metalle wie Magnesium, Titan oder Eisen, Legierungen wie Ferrotitanium oder Magnalium, Nichtmetalle wie Schwefel oder Kohlenstoff und organische Verbindungen wie Schellack oder PVC.

Zusatzstoffe

Alle weiteren Stoffe, die in einem pyrotechnischen Satz enthalten sind, bezeichnet man als Zusatzstoffe:

  • Farbgeber
  • Katalysatoren
  • Inhibitoren
  • Bindemittel