ΕΚΦΕ ΑΓΙΩΝ ΑΝΑΡΓΥΡΩΝ Χημεία Α΄Λυκείου Πυροχημική Ανίχνευση Μετάλλων Κατασκευή & Επίδειξη απλών Πυροτεχνημάτων Λογισμικό VLAB Εισηγητής Στέφανος Κ. Ντούλας Χημικός MSc-MEd Συνεργάτης ΕΚΦΕ Αγίων Αναργύρων

 Θέρμανση ουσίας σημαίνει προσφορά ενέργειας σε αυτή.  Θέρμανση οδηγεί στη διάσπαση της ουσίας στα στοιχεία που την αποτελούν και η απελευθέρωσή τους σε μορφή ατόμων ή ιόντων.  Ακολουθεί διέγερση των ατόμων (άλματα e - σε στιβάδες υψηλότερης ενέργειας που διαρκεί κλάσματα δευτερολέπτου)  Επιστροφή e - στην αρχική ενεργειακή στάθμη.  Εκπομπή της επιπλέον ενέργειας με μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.  Μέρος της ακτινοβολίας αυτής είναι στην περιοχή του ορατού. Πυροχημική Ανίχνευση Μετάλλων

Χρήσιμες Παρατηρήσεις  Το χρώμα της φλόγας οφείλεται αποκλειστικά στο μεταλλικό ιόν  Τα στοιχεία που διεγείρονται ευκολότερα είναι τα ελαφρά μέταλλα  Ο χρωματισμός της φλόγας ταυτοποιεί το διεγειρόμενο στοιχείο Πυροχημική Ανίχνευση Μετάλλων

Όργανα – Συσκευές Αντιδραστήρια Λύχνος Ράβδος Μαγνησίας Γουδί Πορσελάνης Sr(NO 3 ) 2 Κάψα Πορσελάνης CuCl 2.2H 2 O Σύρμα Χρωμονικελίνης (Ανοξείδωτο) NaCl Κουταλάκι ή Σπάτουλα Ba(NO 3 ) 2 Ποτήρι ζέσεως Ca(NO 3 ) 2 Πυκνό Υδροχλωρικό οξύ (Προαιρετικά) Na 2 CO 3 Ετικέτες

Χρώματα στοιχείων που ανιχνεύονται Πυροχημικά Πυροχημική Ανίχνευση Μετάλλων ΙόνΧρώμα Sr 2+ Κόκκινο (βυσσινί) Να + Κίτρινο Ca 2+ Κεραμιδί Cu 2+ Γαλαζοπράσινο Βα 2+ Πρασινοκίτρινο

Κατασκευή Απλών Πυροτεχνημάτων Παρατηρήσεις και Προεκτάσεις  Η μαύρη πυρίτιδα αποτελεί τη βάση των πυροτεχνημάτων.  Η ανάγκη για λαμπερά χρώματα επιβάλλει τη χρήση μιας ποικιλίας πρόσθετων, στα οποία περιλαμβάνονται: α) Οξειδωτικά μέσα, β) Χρωστικές ουσίες, γ) Συνδετικές ύλες  Η προσεκτική συναρμολόγηση των επιμέρους συστατικών με τη χρήση κατάλληλων ασφαλειών, εξασφαλίζει τη σταδιακή τους πυροδότηση.

Κατασκευή Απλών Πυροτεχνημάτων  Η έκρηξη ή πιο σωστά η εκρηκτική καύση γίνεται με οξυγόνο  Το Οξυγόνο παρέχεται στο καύσιμο από κάποιο οξειδωτικό συνήθως περισσότερο αποτελεσματικό από το νιτρικό κάλιο  Ένα τέτοιο οξειδωτικό είναι το υπερχλωρικό κάλιο (ΚClO 4 ), στο μόριο του οποίου περιέχονται 4 άτομα οξυγόνου.  Το καύσιμο μπορεί εκτός από πυρίτιδα να είναι θείο (S), Ξυλάνθρακας, Μαγνήσιο ή Θερμίτης, (αργίλιο και οξείδιο του σιδήρου).

Κατασκευή Απλών Πυροτεχνημάτων  Για την παραγωγή του χρώματος χρησιμοποιούνται άλατα: α) Ανθρακικό λίθιο για το κόκκινο χρώμα, β) Χλωριούχο βάριο για το πράσινο, γ) Άλατα χαλκού (συνήθως CuCl 2 ) για το μπλε  Τα άλατα αυτά προστίθενται στα πυροτεχνήματα με συνδετική ύλη τη δεξτρίνη, ή χλωριωμένα πολυμερή.

Ο κρότος στα Πυροτεχνήματα  Ο κρότος που συνοδεύει τις εκρήξεις, οφείλεται στην απότομη εκτόνωση των αερίων της καύσης.  Όταν αντί του ισχυρού κρότου ακούγεται ένας ήχος σαν σφύριγμα, λαμβάνει χώρα οξείδωση ενός οργανικού άλατος, π.χ. του σαλικυλικού νατρίου, από ΚClO 4.  Τα δύο άλατα τοποθετούνται σε επάλληλα στρώματα, σε σωλήνες μικρής διαμέτρου, ώστε η έκλυση των αερίων να γίνεται διαδοχικά παράγοντας διακεκομμένους ήχους που μοιάζουν με σφύριγμα  Τα άλατα αυτά προστίθενται στα πυροτεχνήματα με συνδετική ύλη τη δεξτρίνη, ή χλωριωμένα πολυμερή.

Πυροτεχνήματα και Περιβάλλον  Μόνο στη Γερμανία, καταναλώνονται περί τους τόνους ετησίως.  Από περιβαλλοντική σκοπιά, τα πυροτεχνήματα ρυπαίνουν την ατμόσφαιρα με καπνιά, SO 2, και μεταλλικά οξείδια.  Επιπρόσθετα, επειδή μερικά πρόσθετα περιέχουν χλώριο, η καύση των αντίστοιχων πυροτεχνημάτων οδηγεί στο σχηματισμό διοξινών  Τα μπλε πυροτεχνήματα να παράγουν τη μεγαλύτερη ποσότητα διοξινών αφού περιέχουν χλωριούχο χαλκό.

Κατασκευή Πυροτεχνημάτων Όργανα – Συσκευές Αντιδραστήρια Ξυλάκια ΚClO 3 Γουδί Πορσελάνης SrCl 2 Κάψα Πορσελάνης Ζάχαρη Άχνη Κόλλα σε σπρέι Κουταλάκι ή Σπάτουλα Διηθητικό Χαρτί Γάντια Λεκάνη κυματισμών (Γυάλινη)

Κατασκευή Πυροτεχνημάτων Πορεία  Σε λωρίδα διηθητικού χαρτιού τοποθετούμε: 2 κουταλάκια (και κάτι λιγότερο) ζάχαρη άχνη. 2,5 κουταλάκια (και κάτι λιγότερο) χλωρικό κάλιο 0,5 κουταλάκι SrCl 2  Ομογενοποιούμε το μίγμα (ανακατεύουμε)  Ψεκάζουμε με κόλλα ένα ξυλάκι.  Περιστρέφουμε το ξυλάκι στη σκόνη του μίγματος.  Ψεκάζουμε εκ νέου με κόλλα.  Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία προσπαθώντας να πλάσουμε τη μάζα πάνω στο ξυλάκι.  Ανάβουμε το πυροτέχνημα

Κατασκευή Πυροτεχνημάτων Χρήσιμες Παρατηρήσεις  Απαιτείται μεγάλη προσοχή στην αναλογία (ποσότητες) των υλικών  Η «σωστή» καύση του πυροτεχνήματος εξαρτάται από τις ποσότητες  Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και άλλα άλατα ή μίγμα αλάτων για διαφορετικούς χρωματισμούς  Έχουμε πάντα κοντά μα τη λεκάνη κυματισμών γεμάτη με νερό, και απορρίπτουμε τα πυροτεχνήματα μετά την καύση τους.

Βιβλιογραφία 1. Κ. ΓΙΟΥΡΗ ΤΣΟΧΑΤΖΗ, Διδακτική Πειραμάτων Χημείας, Εκδόσεις Ζήτη ΣΙΔΕΡΗ ΜΗΤΣΙΑΔΗ, Οδηγός Πειραμάτων Χημείας, Σαββάλας ΕBBING GAMMON, Γενική Χημεία, Εκδόσεις Τραυλός 4. ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΒΑΡΒΟΓΛΗΣ, Χημεία και Καθημερινή ζωή, Εκδόσεις Κάτοπτρο 5. ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΑΝΟΥΣΑΚΗΣ, Χημεία ένα συναρπαστικό Παιχνίδι, Εκδοτικός οίκος Αδελφών Κυριακίδη ΛΙΟΔΑΚΗΣ, ΓΑΚΗΣ, Εργαστηρικός Οδηγός Χημείας Α΄ Λυκείου, ΟΕΔΒ Αθήνα