Свечи появились в нашей стране вместе с фейерверками во времена правления Петра I, а когда император перевел Россию на новый календарь и Новый год стали отмечать 1 января, огни стали неотъемлемой частью праздника, как и елка.
Бенгальский огонь
Бенгальские огни, смесь веществ, которые при горении дают яркий и светящийся белый или цветной огонь, были изобретены древними пиротехниками в Бенгалии, части Индии вдоль Бенгальского залива, откуда и пошло название «бенгальский огонь». Бенгальские огни или бенгальские свечи распространились из Индии по всему миру.
Приготовление бенгальских огней
Имеющиеся в продаже бенгальские свечи состоят из скрученной проволоки, на которую нанесена горючая смесь, и обычно дают белый огонь. Для изготовления цветных бенгальских огней крахмал сначала смешивают с водой до образования густой кашицы.
Затем смесь железных опилок, алюминиевой или магниевой пудры, соли для окрашивания пламени и жидкой «вертулиевой соли» — хлората калия KClO3 — измельчается в ступке (осторожно! Сухой хлорид калия может воспламенить металлический порошок, если его раздавить).
Добавьте измельченную смесь к крахмальной смеси и хорошо перемешайте. Налейте густую смесь в пробирку или высокий стакан, поочередно окунайте ее на глубину 8-10 см в подготовленные железные проволоки толщиной около 1 мм, выньте их и дайте стечь излишкам, затем подвесьте их за веревку к крючку, загнутому на другом конце проволоки.
После сушки проволоки снова окунают в жидкую массу и снова сушат. Эти процессы повторяются от 3 до 5 раз, пока слой массы на проволоке не достигнет диаметра 5-6 мм, после чего бенгальские воски окончательно высушиваются.
Бенгальский зеленый огонь получают, смешивая 5 г жидкого нитрата бария Ba(NO3)2 с 1 г алюминиевой или магниевой пудры без измельчения, а затем добавляя 3 г железных опилок. Другой рецепт бенгальского зеленого огня содержит 3,5 г борной кислоты B(OH)3, 6,5 г жидкого хлората калия, 2 г железных опилок и 1 г алюминиевой пудры.
Красный бенгальский огонь дает смесь 4,5 г жидкого нитрата стронция Sr(NO3)2, 5,5 г хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г порошка алюминия или магния.
Желтый бенгальский огонь радует глаз, если его приготовить из 3 г оксалата натрия Na2C2O4, 5 г жидкого хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевой или магниевой пудры.
Реакции
Цветной огонь от горения бенгальских смесей вызван присутствием веществ, содержащих катионы бария, стронция, натрия или атомы бора, которые при воздействии пламени могут излучать свет определенной длины волны в видимом спектре. Железо Fe, алюминий Al и магний Mg в виде порошка или мелких опилок дают эффектные искры. Они производят оксид железа(III) Fe2O3и в определенной степени Fe3O4, а также Al2O3и MgO.
Наиболее важной реакцией здесь является окислительно-восстановительная реакция KClO3с крахмалом, который номинально может быть охарактеризован следующей формулой: C6H10O5:
Нитрат бария, дающий зеленое пламя, разлагается в присутствии восстановителей (железо, крахмал) на оксид бария, диоксид азота и кислород:
Нитрат стронция разлагается таким же образом, придавая пламени красный цвет.
При горении смеси оксалат натрия превращается в карбонат натрия и монооксид углерода:
и борная кислота B(OH)3который выделяет воду, преобразуется в оксид бора:
Оксалаты — это соли щавелевой кислоты H2C2O4. 2H2O, бесцветное кристаллическое твердое вещество. Оксалаты щелочных металлов и аммония представляют собой бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде; другие оксалаты нерастворимы.
В концентрированных водных растворах сильные кислоты расщепляют оксалаты до солей этих кислот с выделением монооксида и диоксида углерода. Например, оксалат натрия Na2C2O4 под действием концентрированной серной кислоты превращается в сульфат натрия с выделением CO и CO2:
Серная кислота является двухвалентной и образует две серии солей: средние соли, такие как моногидрат оксалата калия K2C2O4. H2O, и кислотные гидроксалаты, такие как моногидрат гидроксалата калия KHC2O4. H2O. При нагревании почти все оксалаты разлагаются на карбонаты металлов и монооксид углерода CO. Например, оксалат кальция CaC2O4преобразуется в карбонат кальция и монооксид углерода:
При сильном нагревании CaCO3выделяет углекислый газ CO2который преобразуется в оксид кальция CaO:
Оксалаты проявляют восстановительные свойства в водных растворах. Например, взаимодействие оксалата натрия в кислой среде с перманганатом калия приводит к образованию углекислого газа:
Из чего делают бенгальские огни
Эти тонкие палочки, освещенные сиянием белых или цветных искр, давно стали символом Нового года и Рождества и часто используются просто для создания праздничного настроения. Сегодня мы раскроем маленький химический секрет: из чего сделаны бенгальские огни?
Немного истории
Бенгальский огонь начал распространяться по миру в Древней Индии в 5 веке до н.э. Индусы называли сильно горящую смесь бенгальскими свечами, потому что они использовались для подношений в Бенгалии. Порошкообразная смесь состояла в основном из серы и канифоли, которые светились в огне и испускали маленькие звездочки.
В то время бенгальское сияние обладало почти магическим эффектом, и те, кто овладел точными пропорциями сверкающего огня, пользовались высокой репутацией.
Благодаря торговле с Индией, пламя Бенгалии распространилось во всех направлениях. Позже было изобретено удобное использование горючей смеси с помощью «палки», что сделало использование этого огня практически безопасным.
Состав современных бенгальских свечей
Изготовленные «бенгальские огни» построены на основе витой проволоки. На эту раму наносится тонкий слой горючей пиротехнической смеси, основными ингредиентами которой являются:
- железная стружка: алюминиевый или магниевый порошок;
- хлорат калия (бертолетова соль).
Из такой смеси получается привычный белый огонь, а цветные бенгальские огни можно сделать и самостоятельно.
Цветные бенгальские огни
Чтобы сделать цветные бенгальские огни, сначала нужно приготовить густую пасту: Смешайте крахмал с водой до получения однородной массы. При дальнейшем смешивании металлических порошков важно использовать влажный хлорид калия, иначе смесь может самовоспламениться при растирании сухого бертолетова раствора с алюминием и магнием.
Остальное довольно просто: полученную смесь смешивают с пастой в подходящей высокой емкости и поочередно окунают в нее куски проволоки. Излишки пасты сливают, а получившиеся самодельные бенгальские огни оставляют сушиться в подвешенном состоянии. Процесс повторяется 3-5 раз, при этом общий объем конечной «палочки» составляет 5-6 мм в поперечнике.
Для получения желаемого цвета добавляется смесь, описанная выше:
- зеленый – нитрат бария или борную кислоту;
- красный – нитрат стронция;
- желтый – оксалат натрия.
Пропорции ингредиентов различны для каждой смеси и должны соблюдаться в точности.
Что происходит во время горения бенгальских огней?
Если в состав зажигалок входит сера (а такие зажигалки можно найти в продаже), то эти изделия следует зажигать только на открытом воздухе. Некоторые производители прикрепляют к зажигалкам специальные головки для облегчения зажигания.
Для того чтобы фейерверк горел, его необходимо зажечь. Для освещения можно также использовать уже зажженную свечу. В это трудно поверить, но температура горения таких маленьких предметов может составлять более 1 000 градусов.
При таких высоких температурах и скрытых свечах опасности для человека нет, только легкое жжение, а возможность сильных ожогов минимальна. Секрет в том, что искры от костров слишком малы, чтобы вызвать повреждение клеток. Единственный способ обжечься — это подобрать обгоревшие остатки бенгальской свечи. В целях безопасности рекомендуется подготовить емкость с водой, в которую можно погрузить сгоревшие свечи после использования.
Несколько слов о мерах предосторожности:
- Стержень бенгальских огней важно держать на вытянутой руке под углом от 30 до 40 градусов, не приближать его к лицу.
- Не стоит пользоваться свечами с плохим сроком годности, повреждёнными изделиями или пиротехникой сомнительного производства.
Какая химическая реакция происходит при зажигании бенгальского огня?
Нитрат бария — Ba(NO3)2 начинает разлагаться после воспламенения, выделяя кислород O2. Железные опилки и магний сгорают в кислороде и разбрасывают яркие искры в разные стороны.
Уникальный состав искр делает их легко воспламеняющимися даже в закрытых емкостях и даже под водой. Чтобы добиться такого эффекта, бенгальские свечи обматывают лентой, зажигают и погружают в воду.
Правила безопасности при обращении с бенгальскими огнями
Перед началом года полезно напомнить о безопасности при использовании зажигалок. Правила поведения при обращении с зажигательной смесью гласят:
- Держать бенгальскую свечу следует за металлическую часть, на которую не нанесён пиротехнический состав, под небольшим углом к горизонтальной плоскости. Поджигаем только конец свечи.
- Цветные свечи используют только на открытом воздухе.
- Стоит отказаться от применения свечей со сколами, неровностями, неравномерно нанесённым составом, истекшим сроком годности. Такие бенгальские огни могут разваливаться на куски, падать на одежду и обувь горящими кусками.
- Качественными пиротехнических состав свечи должен быть черным, серым или серебристым.
Чтобы не испортить праздник, соблюдайте правила безопасности при использовании фейерверков!
Идеи украшения бенгальскими огнями на Новый год
Просто держать зажигалки во время празднования — это приятно, но не важно. Поэтому вот вам несколько идей:
- Можно воткнуть огоньки в еду. Украшать бенгальскими свечами можно и торт, основное (или банкетное) блюдо.
- Можно делать видео: бенгальскими огнями рисуют круги.
- Красивые снимки и кадры выйдут если поместить бенгальские свечи в воду.
- Не стоит делать такие «фокусы» и эксперименты с крепкими напитками — они могут воспламениться. Стоит помнить, что от небольшой искры могут плавиться и синтетические ткани.
Кстати, правилам фотографирования бенгальских огней мы посвятили целую статью. Мы рекомендуем вам принять их во внимание!
