Hoe ontploft vuurwerk?

Vuurwerk is spectaculair om te zien, maar eigenlijk is het niets anders dan een chemische reactie. Wat zit er in vuurwerk dat het tot zulke mooie en kleurrijke ontploffingen leidt? Hoe werkt vuurwerk?

Basis

Vuurwerk bestaat uit verschillende soorten, zoals:

• Rotjes,
• Vuurpijlen,
• Sier vuurwerk of
• Duizend klappers

Al het vuurwerk maakt gebruik van dezelfde basis:

• Vuurwerk, of vuurpijlen, bestaan uit een omhulsel van zeer stevig papier,
• Daarin zit een lading om op te stijgen,
• Bovenin een lading om te exploderen en
• De sterren zelf.

Het knallend (sier) vuurwerk is een resultaat van:

• Een verbrandingsproces en van
• Een chemisch proces van twee bestanddelen (brandstof en een oxidant) dat zowel licht als warmte produceert.

Modern vuurwerk ontsteekt pas boven de 1500 graden Celsius. Voor een groot deel zit er buskruit (verbrandingsproces) en voor de speciale effecten van het vuurwerk is een chemisch proces verantwoordelijk.

Chemisch proces

Het chemische proces van vuurwerk bestaat uit:

• Oxidator, de stof die de elektronen opneemt. Aangezien tijdens de verbranding er geen zuurstof uit de lucht bij kan, gebruikt men bij vuurwerk veelal kaliumnitraat, kaliumperchloraat of bijvoorbeeld kaliumchloraat als zuurstofleverancier.
• Reductor, een stof die de elektronen afstaat. Een reductor moet een brandbare stof zijn, met als voorwaarde dat deze een vaste aggregatietoestand heeft.

In vuurwerk wordt vaak gebruikt gemaakt van:

• Organische verbindingen zoals sacharose, houtskool, dextrose of rode gom.
• Soms ook van anorganische verbindingen van metaalpoeders zoals Koper, titanium, magnesium en aluminium.

Buskruit

Buskruit bestaat uit een mengsel van

• Koolstof 15%,
• Zwavel 10% en
• Kaliumnitraat 75% (salpeter).

Het kaliumnitraat is de zuurstofleverancier. Het kaliumnitraat kan vervangen worden door een krachtiger zuurstofleverancier, zoals. door kaliumperchloraat of doorkaliumchloraat. Het buskruit is de aandrijflading van het vuurwerk.

De lont

Het begint allemaal met de lont. Het veiligst is om de lont van het vuurwerk aan te steken met een aansteeklont i.p.v. een lucifer, aansteker of sigaret. Door het aansteken van de lont met een aansteeklont, gaat de vlam zijn weg zoeken naar de aandrijflading van het vuurwerk. Steek een lont nooit opnieuw aan als deze is uitgegaan of als deze halverwege is gebroken!

Explosie

Door de hitte wordt de druk binnen groter omdat gassen zich razendsnel uitzetten. Warmte en gas hopen zich op binnen in het omhulsel. De omhulsels van het vuurwerk zijn goed bestand tegen deze druk. Totdat de druk te groot wordt, dan volgt de explosie. De explosie van vuurwerk zorgt voor de lancering van de sterren.

Lanceren

Het vuurwerk, vuurpijl, wordt van te voren in de juiste lanceer positie gezet. Vaak wordt een lege wijnfles gebruikt. Goed is om deze fles aan de onderkant te verzwaren met zand, zodat de vuurpijl goed in positie blijft. De aandrijf lading is het buskruit en zit onder het vuurwerk. Zodra de aandrijflading in contact komt met het vlammetje van de lont, zorgt de kracht van de ontsteking er voor dat de vuurpijl de lucht in schiet. Er bestaan vuurpijlen die wel tot 1600 meter de lucht in geschoten worden!

Ontploffing

De lading van de ontploffing zit hoger in het vuurwerk. De ontploffingslading van het vuurwerk zit verpakt in een eigen omhulsel. Het explosieve poeder ontploft zodra het vlammetje van de lont de lading bereikt. Het zorgt ook voor de activering van de omliggende sterren van het siervuurwerk.

Sterren

De sterren zijn balletjes van brandstof. De sterren beginnen hun chemische reacties zodra ze warm worden. De sterren zitten dusdanig in het omhulsel van het vuurwerk verpakt, dat ze vormen krijgen: sterren, hartjes of cirkels.

Siervuurwerk

Siervuurwerk heeft behalve buskruit ook stoffen en chemische middelen aan boord om voor

• Rook-,
• Licht- en
• Geluidseffecten te zorgen.

Kleuren

De kleuren in het siervuurwerk zijn prachtig en bestaan uit verschillende combinaties brandstoffen en uit verschillende hoeveelheden zuurstofproducenten en kleurstoffen.

• Oranje en rood ontstaan door een gloeiing van warmte,
• Blauw en groen ontstaan door een chemische reactie zonder warmte.

Samenstelling

Samenstelling van de kleuren van vuurwerk zijn:

• Zilver: aluminium of magnesiumpoeder,
• Paars: strontium met koper,
• Blauw: koperchloride (koperzouten),
• Groen: bariumchloride,
• Wit: aluminium of magnesium,
• Geel: natrium,
• Goud: gloeiing van lampzwart, koolstof of ijzer,
• Oranje: calcium,
• Rood: strontium en lithium.

De kleurcodes van vuurwerk is overal ter wereld hetzelfde.

Complex vuurwerk

Complexer siervuurwerk ontsteekt zich in meerdere fasen met verschillende kleuren en soms zelfs met verschillende geluiden. Dit soort vuurwerk heeft een complexe omhulsel met verschillende kamers of compartimenten aan boord. De verschillende kamers of compartimenten mogen niet te strak gelijmd zijn, want dan verstikt de boel, maar het mag ook niet te losjes gelijmd zijn, want dan ontploft de boel te vroeg. Het heeft vaak een hoofdlont en meerdere tijdvertragende lonten die gekoppeld zijn aan verschillende chemische ladingen die door de explosie ieder hun eigen sterren laat lanceren.

Opbergen

Vuurwerk moet in een veilige opbergruimte opgeslagen liggen, om voortijdige ontploffing te voorkomen.

Illegaal vuurwerk

Levensgevaarlijk vuurwerk is verboden en illegaal in Nederland, zoals:

• Mortierbommen,
• Strijkers,
• Lawinepijlen,
• Chinese rollen,
• Flowerbeds,
• Superblitzknallrakete.

Gevaarlijk omdat ze veel zwaardere explosieven aan boord hebben EN omdat ze veel kortere lontjes hebben. Een mortierbom die binnen twee meter van je gehoor ontploft, maakt je voorgoed doof. De lucht die je inademt na de ontploffing beschadigt je longen.