Prskavky – maľovanie svetlom

Vzdelávacia oblasť: VÝZNAMNÉ CHEMICKÉ PRVKY A ZLÚČENINY
Tematický celok:  NEUTRALIZAČNÉ A REDOXNÉ REAKCIE; NÁZVOSLOVIE A VLASTNOSTI VYBRANÝCH ANORGANICKÝCH CHEMICKÝCH ZLÚČENÍN 
Téma: REDOXNÉ DEJE, REDOXNÉ REAKCIE

Prskavky, malé ručné ohňostroje, ktoré po zapálení produkujú spŕšku iskier. Kto by ich nepoznal? Ich história siaha až do starovekej Číny, 7. storočie. Prvé prskavky boli vlastne malé ohňostroje, ktoré sa vyrábali plnením bambusových výhonkov pušným prachom. Neboli určené na zábavu ale čínsky alchymisti ich pôvodne vytvorili k náboženským účelom.

Novodobá verzia prskavky v podobe nehorľavého kovového drôtu potiahnutého železom a pušným prachom pochádza z Nemecka, z 50. rokov 19. storočia. Pušný prach bol neskôr nahradený pyrotechnickou kašou, ktorá sa dodnes skladá z troch základných komponentov:

• kov – kovové palivo, ktoré reaguje s kyslíkom a prská v podobe farebných iskier
• oxidačné činidlo, ktoré sa po zahriatí prskavky začne rozkladať, pričom sa produkuje kyslík
• spojivo – drží celú zmes pohromade ako lepidlo a spomaľuje horenie

Keďže zloženie pyrotechnickej zmesi, ktorá sa nanáša na nehorľavý drôt je známe, zvládneš si pripraviť aj vlastnú prskavku.

Pomôcky:

trecia miska, malá kadička, pipeta, váhy, lyžička, sklená tyčinka, Petriho miska, oceľový (zvárací) drôt

Chemikálie:

železo práškové, hliník práškový, dusičnan draselný, dextrín, voda

Postup: 

1. Priprav si 6-8 ks 15-20 cm dlhých rovných drôtených  prútikov.
2. Naváž 11,2 g dusičnanu draselného a presyp do trecej misky
3. Naváž 5,2 g práškového železa a presyp do trecej misky k dusičnanu
4. Naváž 1,2 g práškového hliníka a presyp k zmesi do trecej misky
5. Naváž 3,2 g dextrínu a tiež presyp k zmesi do trecej misky
6. Zmes v trecej miske premiešaj aby sa farebne zjednotila
7. Do zmesi pridávaj pipetou postupne po kvapkách vodu (cca 50 kvapiek) a zároveň miešaj, aby vznikla hustá kaša.
8. Hustú zmes nanes na železný drôt najskôr v jednej tenšej vrstve a nechaj poriadne vyschnúť počas jedného dňa.
9. Na druhý deň si priprav novú prskavkovú zmes (v rovnakom množstve) a na prskavky nanes druhú vrstvu.
10. Prskavky nechaj pár dní poriadne vysušiť, až potom ich môžeš zapáliť.

Prskavky pripravené žiakmi chemického krúžku Kremík

TIPY:

• Namiesto dusičnanu draselného, ktorý dodáva plameňu prskaviek ružovkastú farbu môžeš použiť aj dusičnan strontnatý a plameň bude červenej farby.
• Skombinovať môžeš obidva dusičnany v pomere 1:1.
• Prskavkovú zmes môžeš na drôt naniesť aj vo viacerých vrstvách, ale dbaj na to, aby bola nanesená rovnomerne, v rovnakej hrúbke a neostávali prázdne miesta na drôte.
• Pripravená zmes vystačí na nanesenie jedného náteru na približne 8 prskaviek.
• Drôt na prskavku by mal byť dostatočne hrubý – napr. zvárací drôt. Ak je príliš hladký a prskavková zmes na ňom nedrží, zdrsni ho pomocou brúsneho papiera. 
• Prskavka musí byť úplne suchá, aby ju bolo možné zapáliť.
• Prskavky môžeš nechať schnúť postavené v pohári alebo aj zakvačené dole hlavou
• Na zapálenie prskavky je lepšie použiť zapaľovač ako zápalky, pretože chvíľku trvá, kým sa prskavka rozhorí.
• Dbaj na bezpečnosť:
  • horiacu prskavku drž ďalej od seba, chráň si oči
  • najvhodnejšie je použiť prskavku vo vonkajších priestoroch alebo na nehorľavej podložke
  • po vyhorení prskavky ostane rozžeravený drôt, ktorý môžeš ochladiť v studenej vode, alebo nechať vychladnúť na nehorľavej podložke
• Pokiaľ sa ti zvýši prskavková zmes, môžeš z nej vytvoriť „prskavkové bôby“ jej vytvarovaním do guličiek či placiek s priemerom nie väčším ako 1,5 cm. Na jednom konci guličky vytvaruj malé zobáčiky, ktoré budú slúžiť na ich jednoduchšie zapálenie. Útvary nechaj poriadne vysušiť. Prskavkové bôby sú silnejšie ako prskavky. Zapáliť ich môžeš jedine na nehorľavej podložke alebo vonku na betóne/kameni/dlažbe v bezpečnej vzdialenosti od horľavých predmetov a povrchov.

VYSVETLENIE:

Kovový prášok v prskavke tvorí iskričky, ktoré pozoruješ po jej zapálení. Podľa toho, aký kov použiješ, sú iskričky sfarbené:

• železo – oranžové
• hliník a horčík – žiarivo biele

Malé častice kovu horia a reagujú s kyslíkom za vzniku oxidu kovu:

Fe +  O₂  →  Fe₃O₄

Prskavka môže byť aj v inej farbe, podobne ako farebné ohňostroje. Stačí pridať správnu chemickú látku, soľ určitého kovu, ktorého katión sfarbí plameň a iskričky (Plameňová skúška):

• vápnik – oranžová
• meď – modrozelená
• sodík – žltá
• draslík – ružová
• stroncium – červená

Aby sa vytvorila intenzívna žiara prskavky a kovový prášok horel je potrebné viac kyslíka, ako len ten z ovzdušia. Zdrojom kyslíka je oxidačné činidlo, najčastejšie dusičnan (alebo aj chlorečnan či chloristan), ktorý sa po zahriatí prskavky začne rozkladať:

KNO₃ → KNO₂ + O₂

Písal sa rok 1949, keď stretnutie slávneho maliar Picassa s jedným umeleckým fotografom vyústilo v tvorbu niečoho výnimočného – vznik Picassových „svetelných kresieb“. Boli vytvorené s malou baterkou v tmavej miestnosti a hoci zmizli takmer okamžite, vďaka fotoaparátu žijú dodnes. Maľba svetlom, LUMINOGRAFIA si našla svoje miesto v umeleckom svete a od Picassových čias túto techniku používa dodnes mnoho umelcov v rôznych podobách. Princíp spočíva v zachytení trajektórií pohybujúceho sa svetla fotoaparátom vďaka nastaveniu dlhej expozície. Fotoaparát musí byť na statíve. Zdrojom svetla môže byť baterka, sviečka, oheň alebo aj prskavka.

Svetelné obrázky vytvorené na chemickom krúžku Kremík

POPREMÝŠĽAJ, VYHĽADAJ, ZISTI a POPÍŠ…

1. Vyhľadaj, odkiaľ pochádzajú prskavky a na aký účel pôvodne slúžili.
2. Pôvodné prskavky obsahovali pušný prach. Uveď čím je dnes nahradený.
3. Pyrotechnická zmes na dnešných prskavkách obsahuje tri základné zložky. Uveď funkciu každej z nich.
4. Opíš akú farbu majú iskričky na tvojej prskavke a prečo je to tak.
5. Keby si chcel vyrobiť prskavku, ktorá prská a svieti na zelenomodro, bolo by to možné zrealizovať? Popremýšľaj ako.
6. Uveď od čoho závisí farba prskavky a ako táto skutočnosť súvisí s plameňovou skúškou.
7. Reakciu horenia kovu z prskavkovej zmesi zapíšeš nasledovnou chemickou rovnicou:

Fe +  O₂  →  Fe₃O₄

• Uvedenú chemickú rovnicu vyrovnaj
• Napíš chemické názvy všetkých reaktantov a produktov
• Doplň oxidačné čísla všetkých chemických prvkov
• Urči, ktorý prvok sa oxidoval a ktorý sa redukoval
• Napíš čiastkové reakcie oxidácie a redukcie

8. Uveď čo je zdrojom kyslíka počas horenia prskavky.
9. Reakciu rozkladu dusičnanu zapíšeš nasledovnou chemickou rovnicou

KNO₃ → KNO₂ + O₂

• Uvedenú chemickú rovnicu vyrovnaj
• Napíš chemické názvy všetkých reaktantov a produktov
• Doplň oxidačné čísla všetkých chemických prvkov
• Urči, ktorý prvok sa oxidoval a ktorý sa redukoval
• Napíš čiastkové reakcie oxidácie a redukcie
• Uveď chemické vzorce:
  • dusičnan strontnatý
  • chloristan sodný
  • chlorečnan draselný
• Vysvetli čo je to luminografia a ako môže súvisieť s tvojimi prskavkami.