Energia i technologia

Kiedyś ludzie nie mieli takich możliwości jak teraz, ale mowa tutaj o czasach naprawdę daleko daleko wstecz, kiedy to nawet nie było dane nam cieszyć się światłem i ciepłem. Oczywiście kiedy świeciło słońce wszystko było w porządku, natomiast kiedy pojawiała się noc i zapadała ciemność to wszystko stawało się niewątpliwie co najmniej niebezpieczne. Jednak potrzeba światłą jak również ciepłą pojawiała się właśnie w momencie nadchodzącej nocy kiedy to robiło się zimno albo nie było nic widać. Potrzeba ciepłą pojawiała się również kiedy zmieniające się pory roku dawały o sobie znać wszystkim ludziom, jak również zwierzętom. Potrzeba ta ciągle rosła, a umysł ludzki nie był jeszcze na tyle rozwinięty, aby dojść do wynalazków takich, z jakich możemy cieszyć się dzisiaj. Jednak w pewnym momencie zaczęły pojawiać się pewne przebłyski, chociażby z ciepłem, bowiem przecież ludzie zauważyli, że chociażby zwierzęta mając swoje grube skóry wychodzą na zimno i nic im nie jest. Jednak to nie było wszystko i przecież trzeba było w końcu poradzić sobie z problemem światła. Światło i ciepło, które tworzyłoby się praktycznie na zawołanie było pewnego rodzaju “marzeniem” ludzi, którzy żyli w pierwotnych, bardzo dawnych czasach nie mogąc cieszyć się dogodnościami codziennego życia, jakim charakteryzuje się nasze życie. Jednak w pewnym momencie stało się coś, co spowodowało ogromną rewolucję. Chodzi o fakt wynalezienie ognia, co oczywiście stało się zapewne jak najbardziej przypadkowo, ale nie w tym tkwi sęk. ogień, który pojawił się przed oczami pierwsze człowieka przyczynił się do rozwoju ich umysłów, do tego, e mieli nowsze pomysły i wykorzystywali go coraz lepiej, a ich życia stało się znacznie łatwiejsze i przyjemniejsze. Przede wszystkim jednak ogień służył do dwóch rzeczy. Po pierwsze ogień wykorzystywany był do tego, aby oświetlać drogę, kiedy to zapadała noc i tak naprawdę nie było możliwości zobaczyć niczego bez jakiegokolwiek źródła światła, a przecież księżyc nie zawsze potrafił zrobić to dostatecznie tak, jakbyśmy tego potrzebowali. Drugie wykorzystanie ognia to było po prostu najlepsze co może nam dać – ogień dawał ciepło, a to przydawało się człowiekowi najbardziej.

Tak jak wszystko, również mieszanki pirotechniczne możemy podzielić na kilka podstawowych rodzajów. Są to mieszaniny wybuchowe, dymotwórcze, fotobłyskowe, termitowe i oświetlające. Mieszaniny wybuchowe to mieszaniny, które spalają się szybko, poprzez wybuch. Odpalać je można wyłącznie przez detonator lub lont. Są to najniebezpieczniejsze mieszaniny pirotechniczne. Natomiast mieszanki dymotwórcze są jednymi z najbardziej popularnych mieszanin. Można je sporządzić u siebie w domu i nie obawiać się o swoje zdrowie. Mieszanki te spalają się dość energicznie wydzielając przy tym dużą ilość dymu. Są one szczególnie popularne na meczach piłki nożnej, gdzie kibice odpalają je na trybunach. Mieszaniną używaną na meczach jest saletra potasowa z cukrem. Z kolei mieszaniny fotobłyskowe stosowane są do wytworzenia krótkotrwałego impulsu świetlnego o jak największym natężeniu. Zaś w mieszankach termitowych chodzi o to, aby poprzez spalenie mieszaniny uzyskać jak najwyższą temperaturę. Podczas spalania tego typu mieszanek możemy uzyskać temperaturę rzędu kilku tysięcy stopni Celsjusza. Gdybyśmy chcieli uzyskać kolorową pochodnię lub zrobić wulkan będziemy potrzebować mieszaniny oświetlającej. Składają się one z substancji wydzielającej silne światło oraz substancji barwiącej płomień na dany kolor. Jeśli zmieszamy w proporcji objętościowej 1:1 azotan potasu (saletrę potasową) z sacharozą (cukrem) otrzymamy mieszankę zwaną “saletrą”. Jest ona często używana do wytwarzania rac dymnych. Gdy do mieszanki dodamy jeszcze barwnik spożywczy otrzymamy racę, której dym ma określony kolor (w zależności od barwnika). Race tego typu są powszechnie stosowane na przykład na meczach piłki nożnej. Jeżeli mieszankę stopimy na palniku wraz z woskiem, mieszanka ta będzie wytwarzała dużo dymu, natomiast nie będzie powstawał ogień i duża temperatura. Wówczas, gdy dobrze zabezpieczymy taką mieszankę w jakiejś rurce, z powodzeniem możemy ją trzymać w ręce. Mieszanka ta jest jedną z bezpieczniejszych mieszanin pirotechnicznych. Jej składniki są powszechnie dostępne, a podczas odpalania nie potrzeba specjalnych zapalników ani lontów. Wystarczy zapalić mieszankę bezpośrednio zapałką i obserwować efekt. Możemy z niej również zrobić petardę umieszczając mieszankę w zamkniętym pojemniku, jednak wtedy dla bezpieczeństwa trzeba to odpalić za pomocą lontu. Mieszanina ta jest całkowicie bezpieczna i robiąc ją mamy 100% pewności sukcesu. Termit jest mieszaniną pirotechniczną zdolną do wytworzenia temperatury 3000 stopni Celsjusza. W skład tej mieszanki wchodzi glin (aluminium) oraz tlenek żelaza (III) w proporcji objętościowej 1:1. Mieszaninę tą wynalazł w 1893 roku niemiecki chemik Hans Goldschmidt. Ze względu na swoje właściwości mieszanka ta jest do dziś stosowana w przemyśle. Podczas spalania tej mieszanki powstaje ciepło (3000 o C), dość mocne światło oraz ciekłe żelazo. To ostatnie spowodowało, że termit jest stosowany do spawania szyn. Wówczas ciekłe żelazo wypełnia wewnętrzne warstwy styku szyn. Taki spaw jest bardzo trwały. Termit stosowany jest także w hutnictwie do wyrobu czystych metali z ich rud. Między innymi termit zastosowano podczas projektu Manhattan, w celu uzyskania czystego uranu. Mieszanina ta stosowana jest także w wojsku. Przy użyciu granatów termitowych można bez konieczności wywoływania głośnej eksplozji zniszczyć broń przeciwnika. Termit po prostu topi broń, a więc nie nadaje się już ona do użycia.

Czym właściwie są mieszaniny pirotechniczne? Z chemicznego punktu widzenia są to mieszaniny utleniaczy i reduktorów. W zależności od składu spalają się one w określony sposób i na określony kolor. Większość z nich da się przygotować z powszechnie dostępnych składników. W dzisiejszych czasach wiele ludzi tworzy mieszanki pirotechniczne dla zabawy. Wiąże się z tym pewne ryzyko, gdyż przy tego typu zabawach trzeba być wyjątkowo ostrożnym, ale ktoś, kto posiada minimum wyobraźni na pewno bezpiecznie przeprowadzi doświadczenie pirotechniczne i będzie usatysfakcjonowany z efektu. Tworzenie tego typu mieszanin i obserwowanie efektów uczy chemii, ale także uczy odpowiedzialności za siebie i innych. W Polsce mnóstwo w szczególności młodych ludzi interesuje się chemią i doświadczeniami chemicznymi. Ludzie od zamierzchłych czasów interesowała chemia i pirotechnika. Jeśli faktycznie mieszaniny pirotechniczne robiły furorę zarówno dawniej jak i dziś warto więc poznać kilka rodzajów mieszanin pirotechnicznych. Proch czarny wynaleziono najprawdopodobniej w IX wieku w Chinach. Prawdopodobnie powstał on przez przypadek. Był on jedynym znanym miotającym materiałem wybuchowym, aż do połowy XIX wieku. Proch ten składa się w 75 % z azotanu potasu (saletry potasowej), 15 % z węgla (najlepiej drzewnego) oraz w 10 % z siarki. Składniki te zmielone dokładnie w takich proporcjach, następnie zmieszane na mokro i wysuszone mają silne właściwości palne, a w układzie zamkniętym wybuchowe. Proch ten w przeszłości stosowano, do odpalania armat, wysadzania głazów w kopalniach, w broni palnej oraz w wielu innych. Obecnie proch czarny nie jest już używany do celów militarnych, lecz jedynie w pirotechnice. Dużo osób samemu robi czarny proch w domu. Rozpalenie tej mieszanki powoduje gwałtowne spalanie jej z wydzieleniem dużej ilości światła i ciepła. Dla amatorów pirotechniki mieszanka ta jest jedną z najprostszych, podstawowych substancji pirotechnicznych. Dlatego, mimo, iż w armii nie stosuje się już tego materiału, to jest on nadal często używany przez młodych chemików.