הכימיה של הזיקוקים
איך יוצרים זיקוקי די-נור בצבעים שונים? ואיך גורמים לפיצוץ בצורת כוכב? הכל בזכות הכימיה
איזה ילד לא אוהב לראות את מופע הזיקוקים ביום העצמאות? למען האמת, גם מבוגרים מוצאים את עצמם מהופנטים ממופע הצבעים, האורות והצורות המרשים הזה. איך מתרחש פיצוץ של זיקוק וכיצד ניתן לקבוע מה יהיה הצבע שלו?
עוד כתבות באתר מכון דוידסון:
האסטרונומים שרודפים אחרי ארנבונים
דבורים מלאכותיות, וולמארט והצוף שביניהן
על מה קיבל ישראל אומן פרס נובל בכלכלה? טריוויה מדעית
הכול על מדע באפליקציה של מכון דוידסון - להורדה באייפון ובאנדרואיד
כדי לחזות בפלא הצבעוני, יש לשגר את הזיקוק ולפוצץ אותו. כמו בכל להבה מוכרת, גם בזיקוקים יש צורך בחומר בעירה ובחמצן על מנת להזין את הלהבה. כיום, חומר הבעירה הנפוץ ביותר הוא אבק שריפה שחור. זוהי תערובת של אבקת פחם וגופרית, המשמשים כחומר בעירה, עם אשלגן חנקתי (KNO3) המשמש כמקור החמצן, או מחמצן כפי שנקרא בשפה המקצועית. לעתים מוסיפים לזיקוקים גם מחמצנים נוספים: ניטרטים, כלורטים או פרכלורטים כדי להשפיע על זמן הבעירה ועל עוצמת האור של הזיקוקים.
כל צבעי המלח
השריפה של הזיקוק בלבד אמנם יפה, אך אינה יוצרת את האפקט המרשים של הזיקוקים. כדי ליצור זיקוקים צבעוניים להם מלחים של מתכות שונות: יוֹנֵי מתכת ואל-מתכת שקשורים בקשר יוֹנִי. כל יון מתכת שנמצא בתוך הלהבה מאיר בצבע אופייני לו. כך, מלחי סידן נותנים לזיקוק צבע כתום (לדוגמא סידן קרבונאט CaCO3), מלחי נחושת מקנים לזיקוק צבע כחול (לדוגמא נחושת כלורידית CuCl), מלחי סטרונציום (+SR2) - צבע אדום, מלחי נתרן (+Na) - צבע צהוב ועוד. אפשר גם לשלב בין מלחים שונים לקבלת צבעים נוספים, לדוגמה צבע סגול מתקבל מערבוב של מלחי נחושת וסטרונציום. צבע לבן מתקבל בדרך כלל משריפת מתכות כמו אלומיניום ומגנזיום.
כדי להבין מדוע יוני מתכות שונות מעניקים צבע שונה לזיקוק, כדאי להיזכר במודל הפשטני ביותר של האטום. לפי מודל זה, האלקטרונים הטעונים במטען שלילי נעים במסלולים מוגדרים ומסוימים, סביב גרעין האטום שמכיל פרוטונים בעלי מטען חיובי וניטרונים חסרי מטען. מסלולים אלו ייחודיים ושונים עבור כל אטום, וככל שהם רחוקים יותר מהגרעין, האלקטרונים הנעים בו הם בעלי אנרגיה גבוהה יותר ויציבים פחות.
כאשר יוני המתכת נשרפים, האלקטרונים שלהם סופגים אנרגיה רבה, ולכן עוברים לנוע במסלולים רחוקים יותר מהגרעין. כדי לחזור למסלול יציב יותר ובעל אנרגיה נמוכה יותר, האלקטרון צריך לפלוט את האנרגיה העודפת שיש לו, והוא הוא עושה זאת באמצעות פליטת אור! אורך הגל של האור הנפלט, כלומר הצבע שבו נראה אותו, מתאים בדיוק להפרש האנרגיות בין המסלולים שביניהם עובר האלקטרון. לכן האור הנפלט מכל יון מתכת הוא בעל אורך גל שונה וצבע אחר.
כדי לקבוע את הצורה של הזיקוק וכיצד יתפוצץ, מערבבים את מרכיביו עם חומר קושר, בדרך כלל דקסטרין, שהוא פולימר המופק מחימום של עמילן. את תערובת החומרים אפשר לעצב בצורות ובאריזות שונות, שמשפיעות על תזמון הפיצוץ והקצב שלו, וכן על הצורה המתקבלת. יום עצמאות שמח ומרהיב!
תמיר פורשט, סטודנט למאסטר במכון ויצמן למדע וכתב באתר מכון דוידסון
לפנייה לכתב/ת 
