जगभरातील बऱ्याच लोकांसाठी, नवीन वर्षाचे पहिले क्षण फटाक्यांच्या आवाजाने आणि रंगीबेरंगी प्रकाश शोने भरलेले असतील. मोठ्या स्फोटांपासून लांब शिट्ट्यापर्यंत आणि चमकदार लाल ते फिकट निळ्या रंगापर्यंत, फटाक्यांचे हजारो विविध आकार आहेत आणि रसायनशास्त्राची संपूर्ण शाखा या मजेदार स्फोटांचा शोध घेते.
मी एक रसायनशास्त्रज्ञ आहे आणि पायरोटेक्निक्स गिल्ड इंटरनॅशनलचा अध्यक्ष आहे, फटाक्यांचा सुरक्षित वापर आणि नवीन वर्ष सारख्या सुट्ट्या साजरे करण्यासाठी त्यांचा वापर करण्यास प्रोत्साहन देणारी संस्था.
फटाक्यांची शेकडो रासायनिक सूत्रे आहेत – किंवा मला त्यांचा विचार करायला आवडते, पायरोटेक्निक पाककृती – फटाक्यांसाठी. या पाककृती अजूनही रसायनांच्या प्राचीन मिश्रणावर विसंबून राहतात जे उत्कृष्ट स्फोट घडवतात, परंतु आधुनिक फटाके आजच्या नेत्रदीपक प्रदर्शनांवर ठेवण्यासाठी सर्व प्रकारच्या रासायनिक जादूगारांचा वापर करतात.
हे सर्व काळ्या पावडरपासून सुरू होते
कोणत्याही फटाक्यातील पहिला घटक म्हणजे जुनी स्फोटक काळी पावडर. हजार वर्षांपूर्वी चिनी किमयाशास्त्रज्ञांनी याचा शोध लावला होता आणि त्यानंतरच्या शतकांमध्ये ही कृती अक्षरशः अपरिवर्तित राहिली आहे. काळी पावडर बनवण्यासाठी, तुम्हाला फक्त 75% पोटॅशियम नायट्रेट, 15% कोळसा आणि 10% सल्फर मिसळावे लागेल. फटाके किंवा फटाके बनवण्यासाठी, फक्त ही पावडर एका कंटेनरमध्ये ठेवा, सहसा जाड पुठ्ठा किंवा कागदापासून बनवलेले असते.
काळ्या पावडरचा वापर फटाके हवेत सोडण्यासाठी तसेच प्रज्वलित करण्यासाठी आणि प्रभाव पाडण्यासाठी – जसे की रंग – आकाशातील पॅटर्नमध्ये वापरला जातो. मग ते कसे चालेल?
एकदा वात किंवा ठिणगीने प्रज्वलित केल्यानंतर, गंधक प्रथम 235°F (112.8°C) तापमानात वितळते. सल्फर पोटॅशियम नायट्रेट आणि कोळशावर वाहते, जे नंतर जाळले जाते. ही ज्वलन प्रतिक्रिया त्वरीत मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा आणि वायू तयार करते – दुसऱ्या शब्दांत, एक स्फोट. गॅस बाहेर पडण्यासाठी एक लहान छिद्र असल्यास, प्रतिक्रिया हवेत फटाके पाठवते. अगदी बंदिस्त जागेत, तो फटाक्यांच्या घटकांचा स्फोट करतो आणि जवळपासच्या सर्व वस्तू पेटवतो.
काळी पावडर किती अडकली आहे हे बदलण्याव्यतिरिक्त, पावडरच्या दाण्यांचा आकार बदलल्याने ते किती लवकर जळते हे देखील बदलू शकते. कॅम्पफायरचा विचार करा. जेव्हा झाडाची मोठी फांदी जोडली जाते तेव्हा ज्योत जास्त काळ आणि हळू जळते. जर तुम्ही मूठभर भुसा ज्वालामध्ये टाकला तर ते गरम आणि जलद जळते. ब्लॅक पावडर त्याचप्रमाणे कार्य करते आणि यामुळे ऊर्जा सोडण्याचे प्रमाण आणि गती नियंत्रित करणे सोपे होते.
वेगवेगळ्या रंगांसाठी वेगवेगळी रसायने
बंदिस्त जागेत अतिशय बारीक काळी पावडर ठेवल्यास ती उष्णता, वायू आणि आवाजाच्या ढगात फुटते. मग रंग आणि तेजस्वी प्रकाश कुठून येतो?
जेव्हा तुम्ही कोणताही पदार्थ गरम करता, तेव्हा तुम्ही खरोखर जे करत आहात ते म्हणजे त्या पदार्थाच्या अणूंच्या इलेक्ट्रॉनमध्ये ऊर्जा टाकणे. जर तुम्ही इलेक्ट्रॉन्सना पुरेशी उत्तेजित केले तर, जेव्हा ते त्यांच्या सामान्य उर्जेच्या पातळीवर परत येतात, तेव्हा ते जास्त ऊर्जा प्रकाशाच्या स्वरूपात सोडतात.
असे अनेक वेगवेगळे घटक आहेत जे फटाक्यात जोडल्यावर आणि गरम केल्यावर वेगवेगळ्या रंगात दिसणाऱ्या प्रकाशाच्या वेगवेगळ्या तरंगलांबी सोडतात. स्ट्रॉन्टियममुळे रंग लाल होतो. बेरियम हिरवा रंग तयार करतो. तांबे निळे जळतात, इत्यादी.
ब्लूज तयार करणारे फटाके बनवणे हे पायरोटेक्निक केमिस्टसाठी नेहमीच आव्हान होते. खोल निळा रंग रात्रीच्या आकाशात दिसत नाही इतका गडद आहे. पण जर निळा खूप हलका असेल तर तो पांढरा दिसतो. त्यामुळे आदर्श निळ्या रंगाची तरंगलांबी अगदी अचूक असली पाहिजे. हे साध्य करणे कठीण आहे कारण निळ्या प्रकाशाची तरंगलांबी कमी असते, याचा अर्थ प्रकाश लहरीची शिखरे आणि खोऱ्यांमधील अंतर एकमेकांच्या अगदी जवळ असते.
काही घटक भिन्न रंग तयार करतात, परंतु चमक आणि चमकांचे काय? हे प्रभाव निर्माण करण्यासाठी, फटाक्यांच्या सूत्रांमध्ये भिन्न धातू जोडल्या जाऊ शकतात. ॲल्युमिनियम, मॅग्नेशियम आणि टायटॅनियम हे सर्व पांढरे स्पार्क तयार करतात. लोह जोडून, तुम्हाला सोनेरी ठिणग्या मिळतात. विविध प्रकारचे कोळशाचे मिश्रण केल्याने लाल आणि नारिंगी ठिणगी निर्माण होऊ शकतात. यातील प्रत्येक घटक वेगळ्या वेगाने आणि वेगळ्या पद्धतीने जळतो, त्यामुळे विविध रंग आणि प्रकाशाची तीव्रता निर्माण होते.
शिट्टी किंवा बूम बनवणे
चांगल्या फटाक्यांचा अंतिम तुकडा एक नाट्यमय ध्वनी प्रभाव आहे.
फटाक्यांमध्ये ध्वनी प्रभाव जोडण्यासाठी, आपल्याला अशी रचना आवश्यक आहे जी खूप लवकर वायू तयार करते. जर फटाक्याला वायू बाहेर पडण्यासाठी लहान छिद्र असेल तर ते शिट्टी वाजवेल. वायूचा वेग आणि छिद्राचा आकार शिट्टीच्या पिच आणि आवाजानुसार बदलतो.
लेखकाबद्दल
पॉल ई. स्मिथ हे पर्ड्यू विद्यापीठात रसायनशास्त्राचे व्याख्याते आहेत.
हा लेख क्रिएटिव्ह कॉमन्स परवान्याअंतर्गत संभाषण मधून पुन्हा प्रकाशित केला आहे. मूळ लेख वाचा.
समृद्धी खूप सोपी केली आहे. फक्त महत्वाचा फॉर्म्युला एका मर्यादित जागेत ठेवा जिथे गॅस कुठेही जाऊ शकत नाही. प्रज्वलित केल्यावर, दाब तयार होईल आणि फटाके फुटतील, अचानक मोठा आवाज किंवा मोठा आवाज निर्माण होईल.
तुम्ही नवीन वर्षाच्या पूर्वसंध्येला फटाके पाहत असताना किंवा घरामागील अंगणात फटाके वाजवताना, ते कसे कार्य करतात ते तुम्हाला आता कळेल. फटाके खूप मजेदार आहेत, परंतु स्फोट आणि जळणारी रसायने धोकादायक आहेत — जरी ते रंगीबेरंगी पॅकेजमध्ये आले तरीही. तुम्ही तुमच्या शहरातील ग्राहक फटाके कायदेशीररित्या बंद करू शकत असल्यास, कृपया ते योग्यरित्या हाताळा.
