Ilotulitusvälineet, vuosisatoja vanha tekniikka, ovat ikonina symboli itsenäisyyspäivän juhlallisuudelle - mutta ne ovat myös ihme modernia tiedettä ja tekniikkaa. Tutustu ilotulitteiden takana olevaan tieteeseen, jonka näet tänä iltana ympäri maata.
1. Ilotulitusvälineiden kemiallinen kaava keksittiin vahingossa. Joskus 10. vuosisadan aikana kiinalaiset alkoivat tehdä ilotulitteita ruutimäellä (ensimmäinen tunnettu kemiallinen räjähde oli vasta äskettäin löydetty). Tutkijat uskovat kuitenkin, että keksijät osuivat ruutimäisen kemialliseen kaavaan - rikki, hiili ja kaliumnitraatti tai suolajuuri - yrittäessään luoda kuolemattomuuden eliksiiri. Ajan myötä kiinalaiset kehittivät laajan valikoiman ilotulitteita, jotka tuottivat erityyppisiä visuaalisia tehosteita, ja pyroteknikosta tuli kunnioitettu ammatti kiinalaisessa yhteiskunnassa.
2. Ilotulitusvälineet on suunniteltu räjähtämättä. Kemistit suunnittelevat vasta-myönteisesti ilotulitteita polttamaan mahdollisimman hitaasti sen sijaan, että räjähtivät nopeasti. Hitaampi palaminen tarkoittaa, että ilotulitus tuottaa pidemmän ajan visuaalisen tehosteen, joka kattaa suuremman taivaan alueen. Tämän saavuttamiseksi käytetyt polttoaine- ja hapetuskemikaalit - tyypillisesti metallit, kuten polttoaineena käytettävä alumiini tai magnesium ja hapettimien perkolaatit, kloraatit tai nitraatit - ovat suhteellisen suurrakeisia, välillä 250 - 300 mikronia, noin hiekan jyvä. Lisäksi kemikot välttävät polttoaineen ja hapettimen sekoittamista perusteellisesti, mikä vaikeuttaa heidän palamista.
Ilotulitteiden sisälle pakatut pelletit sisältävät kemikaaleja, jotka tuottavat taivaalla näkemiä eläviä värejä. (Wikimedia Commons) 3. Eri kemikaalit tuottavat erilaisia värejä . Ilotulitusvälineiden räjähtäessä näkyvät kirkkaat värit ovat tulosta pyroteknisistä tähdestä - kemikaalien pelleteistä, jotka tuottavat tiettyjä värejä tai aiheuttavat kipinöivää vaikutusta palaessaan. Kun murtumisvaraus syttyy, pääpolttoaine räjähtää ensin, siirtäen energiaa väriainekemikaaleihin, mikä saa näiden kemikaalien elektronit liikkumaan viritetyssä tilassa. Sitten hetkiä myöhemmin, kun väriainekemikaalit jäähtyvät ja elektronit putoavat takaisin perustilaansa, ne vapauttavat ylimääräisen energian värikkäänä säteilynä, kun ne lentävät taivaan läpi. Erityinen väri riippuu kemikaalista: strontiumin ja litiumin yhdisteet palavat voimakkaasti punaiseksi, kun taas kalsium palaa oranssiksi, natrium palaa keltaiseksi, barium palaa vihreänä ja kupari palaa siniseksi.
4. Ilotulitusmuodot tuotetaan taitava malli . Epätavallisen muotoisten ilotulitusvälineiden, kuten kaksoisrenkaiden, sydämien tai tähtijen, aikaansaamiseksi teknikot pakatavat polttoaineen ja väriainekemikaalit putken sisälle eri kokoonpanoihin. Polttoaineen keskeinen ydin, jota ympäröi pellettirengas, tuottaa pyöreän ilotulituksen, kun taas kaksinkertainen pellettikerros luo kaksinkertaisen renkaan taivaalle. Jos pelletit sekoitetaan sisäpuolelta polttoaineen kanssa, väriraitot leviävät yhdessä keskipisteestä, kuten pajukuviossa. Erityisen hankaliin muodostelmiin, kuten sydämeen tai tähtiin, väriainepelletit liimataan halutun muodon paperikappaleeseen. Kun polttoaine palaa, se sytyttää paperin ja lähettää väriaineet lentävät samassa kuviossa.
5. Ilotulitus saastuttaa. Kaikista ilotulitusohjelmien hauskasta huolimatta heillä on heikkous. Olemme aiemmin kirjoittaneet siitä, kuinka pyrotekniikka voi hätkähtää ja jopa tappaa lintukantoja. Ne voivat myös vahingoittaa villieläimiä salaperäisemmällä tavalla - tuomalla paikallisiin vesistöihin raskasmetalleja, rikkihiiliyhdisteitä ja perkolaattia. Ilotulitusvälineet laukaistaan usein järvien ja jokien yli, ja nämä palamisen sivutuotteet voivat ajan myötä vahingoittaa vesiekosysteemejä. Ilmassa olevat epäpuhtaudet voivat myös vaikuttaa ihmisiin, etenkin astmasta kärsiviin.
