ملون للألعاب النارية

يؤدي اللهب الأحمر لليثيوم إلى استخدام الليثيوم في الشعلات النارية والألعاب النارية.
تتوهج مركبات النحاس باللون الأخضر أو ​​الأزرق المخضر في اللهب.
تتوهج مركبات الكالسيوم باللون البرتقالي في اللهب.
تتوهج مركبات الصوديوم باللون الأصفر في اللهب.

الملون المستخدم في الألعاب النارية هو مركب كيميائي يُضفي على اللهب لونًا مميزًا . تُستخدم هذه الملونات في صناعة الألوان المستخدمة في تركيبات الألعاب النارية، مثل الألعاب النارية والنيران الملونة . عادةً ما تُنتج المواد الملونة من مواد كيميائية أخرى أثناء التفاعل. تُستخدم أملاح المعادن بشكل شائع، بينما تُستخدم المعادن النقية نادرًا (مثل النحاس لإنتاج اللهب الأزرق).

يعتمد لون اللهب على الكاتيون المعدني، بينما يكون تأثير الأنيون الملحي المباشر ضئيلاً للغاية. مع ذلك، تؤثر الأنيونات على درجة حرارة اللهب، إما برفعها (مثل النترات والكلورات) أو بخفضها (مثل الكربونات والأكسالات)، مما يؤثر بشكل غير مباشر على سطوع اللهب وبريقه. بالنسبة للمضافات الخافضة للحرارة، قد تصل نسبة الملون إلى حوالي 10-20% من وزن التركيبة. [ 1 ]

من الأمثلة الشائعة ما يلي:

لوناسم مركبالصيغة الكيميائيةملحوظات
أحمرنترات السترونتيومSr( NO3 ) 2شائع. يُستخدم مع مُعطيات الكلور. لونه أحمر ممتاز، خاصة مع أنواع الوقود المعدني. يُستخدم في العديد من التركيبات بما في ذلك مشاعل الطرق .
أحمركربونات السترونتيومSrCO 3شائع. يُنتج لونًا أحمرًا جيدًا. يُبطئ احتراق المركبات، ويتحلل مُنتجًا ثاني أكسيد الكربون. مُثبِّط للهب في البارود . غير مُكلف، وغير مُستَرطِب ، ويُعادل الأحماض. أفضل من أكسالات السترونتيوم في غياب المغنيسيوم.
أحمرأكسالات السترونتيومSrC 2 O 4يتحلل المنتج مُنتجًا ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون. في وجود وقود المغنيسيوم، يُختزل أول أكسيد الكربون جزيئات أكسيد المغنيسيوم، مُنتجًا المغنيسيوم الغازي، ومُزيلًا إشعاع الجسم الأسود لجزيئات أكسيد المغنيسيوم، مما ينتج عنه لون أكثر نقاءً.
أحمركبريتات السترونتيومSrSO 4شائع. مؤكسد عالي الحرارة. يستخدم في مخاليط الوميض وبعض التركيبات الحمراء القائمة على المعادن.
أحمركلوريد السترونتيومSrCl 2شائع. ينتج لهباً أحمر ساطعاً.
البرتقاليكربونات الكالسيومCaCO3ينتج لهباً برتقالياً. وينتج ثاني أكسيد الكربون عند تحلله. ويُستخدم غالباً في الألعاب النارية كبديل للسترونتيوم.
البرتقاليكلوريد الكالسيومCaCl 2
البرتقاليكبريتات الكالسيومCaSO 4مؤكسد عالي الحرارة. مصدر برتقالي ممتاز في تركيبات الإضاءة الومضية.
البرتقاليكبريتات الكالسيوم المائيةCaSO 4 (H 2 O) x*تشير العلامة * إلى أن المركب سيحترق باللون البرتقالي حيث x=0,2,3,5.
ذهبي/أصفرمسحوق الفحم
أصفربيكربونات الصوديومNaHCO 3متوافق مع كلورات البوتاسيوم. معدل احتراقه أقل من كربونات الصوديوم. غير متوافق مع المغنيسيوم والألومنيوم، ويتفاعل مُنتجًا غاز الهيدروجين.
أصفركربونات الصوديومNa 2 CO 3مادة مسترطبة. تقلل بشكل ملحوظ من معدل الاحتراق، وتحلل ثاني أكسيد الكربون المتصاعد. قلوية للغاية. مُلوِّن فعال جداً، ويمكن استخدامه بكميات صغيرة. يُسبب تآكل المغنيسيوم والألومنيوم، ولا يتوافق معهما.
أصفركلوريد الصوديومكلوريد الصوديوميفقد خاصية امتصاص الرطوبة عند التسخين. ويؤدي إلى تآكل المعادن.
أصفرأكسالات الصوديومNa 2 C 2 O 4غير مسترطب. يتفاعل بشكل طفيف مع المغنيسيوم، ولا يتفاعل مع الألومنيوم.
أصفرنترات الصوديومNaNO 3كما أنه يعمل كمؤكسد. لهب ساطع، يستخدم للإضاءة.
أصفرالكرايوليت بعلم المعادنNa 3 AlF 6أحد أملاح الصوديوم القليلة التي لا تمتص الرطوبة ولا تذوب في الماء.
أخضركلوريد الباريومBaCl 2
أخضركلورات الباريومBa(ClO 3 ) 2لون أخضر كلاسيكي للعرض مع وقود الشيلاك. حساس للصدمات والاحتكاك. مؤكسد.
أخضركربونات الباريومBaCO 3لون جميل عند استخدام بيركلورات الأمونيوم كمؤكسد.
أخضرنترات الباريومبا(رقم 3 ) 2تأثيره ليس قوياً جداً. عند استخدامه مع مُعطيات الكلور، يُعطي لوناً أخضر، بينما يحترق لونه أبيض في غياب الكلور. يُستخدم عادةً مع البيركلورات في التركيبات الخضراء.
أخضرأكسالات الباريومBaC 2 O 4
أزرقكلوريد النحاس الأحاديCuClأغنى لهب أزرق. يكاد يكون غير قابل للذوبان في الماء.
أزرقأكسيد النحاس الأحاديCu 2 Oأقل تكلفة لملون أزرق.
أزرقأكسيد النحاس (II)أكسيد النحاسيُستخدم مع مانحات الكلور. ممتاز في النجوم المركبة .
أزرقكربونات النحاس الأساسيةCuCO 3 ·Cu(OH) 2 , 2  CuCO 3 ·Cu(OH) 2يوجد بشكل طبيعي على هيئة الملاكيت والأزوريت . يُنصح باستخدامه مع بيركلورات الأمونيوم ومع اللهب عالي الحرارة بوجود كلوريد الهيدروجين . لا ينتشر بسهولة في الهواء، وهو أقل سمية من باريس غرين .
أزرقأوكسي كلوريد النحاس3CuO·CuCl 2صبغة زرقاء جيدة مع مانح كلور مناسب.
أزرقباريس غرينCu( CH3COO ) 2.3Cu ( AsO2 ) 2أسيتوأرسينيت النحاس، أخضر زمردي . سام. يُنتج أفضل درجات اللون الأزرق عند مزجه مع بيركلورات البوتاسيوم . غير مسترطب. مسحوق ناعم ينتشر بسهولة في الهواء؛ خطر استنشاق سام.
أزرقأرسنيت النحاسCuHAsO 3غير قابل لامتصاص الرطوبة تقريبًا. مُلوِّن جيد تقريبًا مثل أسيتوأرسينيت النحاس. سام. يمكن استخدامه مع مؤكسدات الكلورات.
أزرقكبريتات النحاسCuSO 4 ·5  H 2 Oيمكن استخدامه مع النترات والبيركلورات. حمضي، غير متوافق مع الكلورات. عند تفاعله مع الفوسفور الأحمر في وجود الرطوبة، يُطلق حرارة، وقد يشتعل تلقائيًا. أقل تكلفة من أسيتوأرسينيت النحاس. كبريتات النحاس اللامائية مادة مسترطبة، ويمكن استخدامها كمجفف. عند تفاعلها مع بيركلورات الأمونيوم، تُنتج لونًا أزرقًا جميلًا يكاد يُضاهي اللون الذي يُمكن الحصول عليه باستخدام أسيتوأرسينيت النحاس.
أزرقمعدن النحاسالنحاسنادرًا ما يُستخدم، وهناك مركبات أخرى أسهل في التعامل. يُعطي لونًا أزرقًا جميلًا في تركيبات بيركلورات الأمونيوم؛ ولكنه يتفاعل مع بيركلورات الأمونيوم ويُطلق الأمونيا في وجود الرطوبة. يجب حفظ التركيبة جافة.
أرجوانيمزيج من المركبات الحمراء والزرقاءSr+Cu
أرجوانيمركبات الروبيديومRbنادر الاستخدام
فضي/أبيضمسحوق الألومنيومال
فضي/أبيضمسحوق المغنيسيومالمغنيسيوم
فضي/أبيضمسحوق التيتانيومتي
فضي/أبيضكبريتيد الأنتيمون (III)Sb 2 S 3
الأشعة تحت الحمراءنترات السيزيومCsNO 3خطان طيفيان قويان عند 852.113  نانومتر و894.347  نانومتر
الأشعة تحت الحمراءنترات الروبيديومRbNO 3

الأنواع المشعة

على الرغم من العدد الكبير من مانحات أيونات المعادن، إلا أنها لا تُستخدم إلا في تكوين عدد قليل من الأنواع الذرية والجزيئية المفيدة كمصادر للضوء. [ 2 ]

في كثير من الحالات، يجب إضافة مانحات الكلور من أجل الحصول على ألوان عميقة بما فيه الكفاية، حيث يجب توليد جزيئات الانبعاث المطلوبة.

بعض المواد الباعثة للألوان ذات طبيعة ذرية (مثل الليثيوم والصوديوم). وجود الكلور، وتفاعله مع أحادي الكلوريد، قد يؤثر سلبًا على نقاء لونها أو شدته.

عند درجات الحرارة العالية، تتأين الذرات. وتختلف أطياف انبعاث الأيونات عن أطياف انبعاث الذرات المتعادلة؛ فقد تُصدر الأيونات إشعاعًا في نطاقات طيفية غير مرغوب فيها. على سبيل المثال، يُصدر أيون الباريوم (Ba +) إشعاعًا في نطاق الأطوال الموجية الزرقاء. ويمكن كبح التأين بإضافة معدن أسهل تأينًا وله انبعاث مرئي ضعيف خاص به، مثل البوتاسيوم؛ إذ تعمل ذرات البوتاسيوم حينها كمانحة للإلكترونات، مُعادلةً أيونات الباريوم. [ 3 ]

يُعرف اللون الأزرق بصعوبة إنتاجه في الألعاب النارية، إذ يتطلب الأمر تسخين مركبات النحاس عند درجة حرارة محددة للحصول على الدرجة المثلى من اللون الأزرق. ولذلك، يُعتبر اللون الأزرق الداكن والغني عادةً علامة على خبرة صانع الألعاب النارية.

يجب توخي الحذر لتجنب تكوّن الجسيمات الصلبة في منطقة اللهب، سواء أكانت أكاسيد معدنية أم كربون؛ إذ تُصدر الجسيمات الصلبة المتوهجة إشعاع الجسم الأسود الذي يُسبب بهتان الألوان. تُؤدي إضافة الألومنيوم إلى رفع درجة حرارة اللهب، ولكنها تُؤدي أيضًا إلى تكوّن جسيمات صلبة متوهجة من أكسيد الألومنيوم والألومنيوم المنصهر. يُقلل المغنيسيوم من هذا التأثير، ولذلك فهو أنسب للهب الملون؛ فهو أكثر تطايرًا من الألومنيوم، ومن المرجح أن يكون موجودًا على شكل أبخرة أكثر من كونه جسيمات. يُمكن تثبيط تكوّن جسيمات أكسيد المغنيسيوم الصلبة بوجود أول أكسيد الكربون، إما عن طريق توازن الأكسجين السلبي في التركيبة بوجود الوقود العضوي، أو بإضافة الملون على شكل أكسالات، والتي تتحلل إلى ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون؛ يتفاعل أول أكسيد الكربون مع جسيمات أكسيد المغنيسيوم لإنتاج المغنيسيوم الغازي وثاني أكسيد الكربون الغازي.

لونباعثالأطوال الموجيةملحوظات
أصفرالصوديوم ( خط D )589  نانومترقوي جدًا، يطغى على الألوان الأخرى، تجنب التلوث
البرتقاليCa Cl ( الأشرطة الجزيئية )الأكثر كثافة: 591-599  نانومتر و603-608  نانومتر، وغيرها
أحمرSr Cl (الأشرطة الجزيئية)أ: 617-623  نانومتر ب: 627-635  نانومتر ج: 640-646  نانومترتميل أنواع SrCl إلى التأكسد إلى SrO الأقل استحسانًا؛ لذلك عادةً ما تُصاغ التركيبات المحتوية على السترونتيوم لتكون ناقصة الأكسجين. [ 3 ]
أحمرSr OH (?) (أشرطة جزيئية)600-613  نانومتر
أحمرالليثيوم (خطوط الطيف الذري)
أخضرBa Cl (الأشرطة الجزيئية)أ: 511-515  نانومتر ب: 524-528  نانومتر د: 530-533  نانومترتظهر أيضًا خطوط هيدروكسيد الباريوم (BaOH) وأكسيد الباريوم (BaO)، حيث تُصدر انبعاثات صفراء وخضراء مصفرة (487، 512، 740، 828، و867  نانومتر لهيدروكسيد الباريوم، و549، 564، 604، و649 نانومتر لأكسيد الباريوم). وتكون خطوط هيدروكسيد الباريوم أقوى بكثير من خطوط أكسيد الباريوم. في غياب الكلور، لا تظهر خطوط كلوريد الباريوم، ولا يظهر سوى خطوط هيدروكسيد الباريوم وأكسيد الباريوم.

يميل مركب BaCl إلى التأكسد إلى BaO الأقل ملاءمة؛ لذا تُصاغ المركبات المحتوية على الباريوم عادةً بنقص في الأكسجين. يُعد وجود أيونات Ba + غير مرغوب فيه، لأنها تُصدر إشعاعًا في المنطقة الزرقاء عند 455.4  نانومتر. يمكن إضافة البوتاسيوم لكبح تأين الباريوم، لأنه يتأين بسهولة أكبر ويعمل كمانح للإلكترونات لأيونات الباريوم. [ 3 ]

أزرقCu Cl (الأشرطة الجزيئية)عدة نطاقات شديدة الكثافة بين 403-456  نانومتر، وأقل كثافة عند 460-530  نانومتريؤدي انخفاض طاقة تفكك مركبات النحاس إلى وجود ذرات نحاس حرة في اللهب، تُصدر انبعاثًا ضعيفًا باللون الأخضر (خطوط بين 325 و522  نانومتر). في وجود الكلور، يتكون كلوريد النحاس (CuCl)، الذي يُصدر انبعاثًا قويًا باللون الأزرق. عند درجات حرارة أعلى، يتفكك كلوريد النحاس (CuCl) وتظهر خطوط النحاس الذري في الطيف؛ كما يتكون أكسيد النحاس (CuO) وهيدروكسيد النحاس (CuOH)، حيث يُصدر هيدروكسيد  النحاس (CuOH) نطاقات جزيئية عند اللون الأخضر المصفر (535-555 نانومتر) وعند اللون البرتقالي المحمر (580-655  نانومتر). لذلك، يُعد التحكم الدقيق في درجة الحرارة ضروريًا للمركبات التي تحترق باللون الأزرق.
الأشعة تحت الحمراءجزيئات الكربونإشعاع الجسم الأسودللحصول على خرج جيد للأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق، يلزم استخدام مركبات تولد حرارة عالية وجزيئات كربون كثيرة. يجب أن تكون درجة حرارة الاحتراق أقل من درجة حرارة احتراق المركبات المضيئة في نطاق الضوء المرئي. تعتمد شدة الإشعاع المنبعث على معدل الاحتراق. يمكن رفع درجة الحرارة بإضافة المغنيسيوم . يُعد تركيب المغنيسيوم/التفلون/الفيتون شائعًا في مشاعل التمويه الصاروخية . [ 4 ]
الأشعة تحت الحمراءثاني أكسيد الكربون (الأشرطة الجزيئية)معظمها 4300  نانومتريتم إنتاجه بواسطة أنواع الوقود المحتوية على الكربون.
الأشعة تحت الحمراءخطوط الطيف الذري للسيزيومخطان طيفيان قويان عند 852.113  نانومتر و894.347  نانومتريُستخدم في تركيبات الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء. ويتم تجنب استخدام المعادن في هذه التركيبات لمنع تكوّن جزيئات ساطعة تشع ضوءًا مرئيًا. [ 5 ]
الأشعة تحت الحمراءالروبيديوم (خطوط الطيف الذري)الخطوط الطيفية في الأشعة تحت الحمراء القريبةيُستخدم في تركيبات الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء، ولكن بشكل أقل شيوعاً من السيزيوم.

انظر أيضاً

مراجع

  1. بي جيه كوسانكي وآخرون. كيمياء الألعاب النارية. المجلد 4 من سلسلة المراجع الخاصة بالألعاب النارية ، مجلة الألعاب النارية، 2004 ISBN 1889526150، ص 30
  2. "فيزياء الألعاب النارية الملونة" . Cc.oulu.fi. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-03-2010 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  3. 1 2 3 مايكل س. راسل، كيمياء الألعاب النارية ، الجمعية الملكية للكيمياء، 2009، رقم ISBN 0-85404-127-3، ص 85
  4. جاي براكاش أغراوال، مواد عالية الطاقة: مواد دافعة ومتفجرات وألعاب نارية ، وايلي-في سي إتش، 2010، رقم ISBN 3-527-32610-3، ص 349
  5. بي جيه كوسانكي وآخرون. كيمياء الألعاب النارية ، مجلة الألعاب النارية، 2004 ISBN 1889526150، ص 58
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بملونات الألعاب النارية على ويكيميديا ​​كومنز