Co prská v prskavkách?

Čtyřmilimetrová vrstva hořlavého materiálu na poměděném ocelovém drátu – to jsou prskavky. Proč prskavky prskají a co se stane, když je ponoříme pod vodu?

Hořlavá vrstva prskavek není silná ani půl centimetru, přesto dokázala učarovat svým kouzlem celým generacím fanoušků.

Z poloviny se skládá z oxidačního činidla (dusičnanu barnatého), 30 procent připadá na kovové, většinou železné piliny nebo prach , 10 procent bývá hliníkový prach a zbylých 10 procent tvoří pojidlo, které drží všechny tyto komponenty pohromadě. Bývá jím dextrin, mouka nebo bramborový škrob.

Teplota aktivní zóny prskavky se pohybuje kolem 1100 °C. Charakteristické sršení jisker je závislé na  velikosti zrn kovového prášku. Jejich barvu určuje chemické složení použitého prášku. Hliník, titan nebo hořčík tvoří bílé jiskry. Železo je zodpovědné za oranžové a slitina titanu a železa za nazlátlé jiskry.

Jiskry jsou hořící částečky kovu, které byly původně ukotvené pojivem v hořlavé vrstvě. Některé z nich jsou totiž z aktivní zóny vymrštěny plynem, který vzniká při hoření pojiva a tepelném rozkladu nitrátu barnatého.

Co myslíte, může prskavka hořet i pod vodou?

Jedna jediná a osamělá prskavka  zhasne, když ji strčíte pod vodu.

Když uděláte totéž s celým balíčkem prskavek, budou kupodivu nadále hořet. Mohou ale hořet dokonce i v inertní atmosféře. To je zajímavé. Hoření totiž není nic jiného než překotná chemická reakce hořlavého materiálu a kyslíku (oxidace), při které se uvolňuje teplo. Je tedy jen logické, že je k hoření potřeba kyslík.

Jak to, že mohou prskavky hořet i tehdy, když ho kolem sebe nemají – například pod vodou nebo v atmosféře z inertního plynu?

Voda velice dobře odvádí teplo. Když se dostane pod vodu jedna jediná prskavka, rychle ochladne a teplota v její aktivní zóně poklesne. Dostane se rychle pod určitou mez, která je nutná pro další hoření. Prskavka tedy nezhasne proto, že by ji voda uhasila (zamezila přístupu vzduchu k hořící zóně), ale proto, že ji ochladí.

Svazek prskavek už tak rychle neochládá a v jeho nitru se uchovává dostatečně vysoká teplota na to, aby prskavky dále hořely. Podpořit se dá tento proces například oblepením prskavek izolepou. K tomu, aby dále hořely, kupodivu nepotřebují kyslík ze vzduchu. Zásobují se totiž samy. Zapálené prskavky produkují svůj vlastní kyslík rozkladem nitrátu barnatého.

Právě proto mohou klidně hořet i v inertní atmosféře, například v heliu nebo argonu.

Proč hoří vzduch nad hladinou vody, ve které jsou ponořené prskavky?

Pokud ponoříte svazek prskavek do vody, zaregistrujete jistě plameny, které se objeví nad hladinou. Právě z tohoto důvodu bych chtěla před podobnými experimenty varovat.

Rozpálené částečky kovu prskavky reagují pod vodou s vodními  molekulami a štěpí je na kyslík a vodík. Kyslík se může podílet na dalším hoření prskavky, vodík ale stoupá nad hladinu. Plameny nad vodní hladinou tedy způsobuje hořící vodík.

Proč mají někdy prskavky někdy stříbrné a jindy zlaté jiskry?

Barvu jisker prskavky ovlivňuje chemické složení jejího materiálu.  Jak už bylo zmíněno dříve, různé kovy způsobují různě zabarvené jiskry.

Hliníkový prášek produkuje stříbrné a nezbarvené jiskry.

Železo a titan v prskavce produkují jiskry nazlátlé.

Jak přesně probíhá hoření prskavek?

Nitráty potřebují k odštěpení kyslíku teplotu minimálně kolem 300  až 400 °C. To se děje v červeném a chladnějším konci aktivní zóny.

V horké a bílé části aktivní zóny se pak konají hlavní chemické reakce. Z šesti atomů kyslíku, který má dusičnan barnatý / Ba(NO3)2 /  k dispozici, se může odštěpit maximálně pět atomů kyslíku. Jeden bariu zůstane a vytvoří s ním oxid barnatý /BaO/. Tři z odštěpených atomů kyslíku se účastní reakce s hliníkem a vytváří oxid hlinitý /Al2O3/. Na reakci se škrobem a tvorbu plynů, které se podílejí na typickém sršení prskavek tedy zbývají jen dva atomy uvolněného kyslíku. Ten se musí navíc podílet i na reakci s železným práškem.

Prskavky si můžete vyrobit i doma

Budete na to potřebovat 3 g bramborového škrobu, 1 g hliníkového prášku, 11 g dusičnanu barnatého a 5 g železného prachu.

Všechny komponenty  musíte promíchat s malým množstvím teplé vody tak, aby vzniklo nepříliš řídké těsto. To pak musíte nanést na kovový drát příslušné délky.

Těsto nanášejte jen na polovinu drátu – později ho jistě chcete držet za tu část, která teď zůstane čistá.

Hotovou prskavku pak už musíte jen nechat vyschnout.

Tímto způsobem můžete vytvářet prskavky různých tvarů. Záleží jen na vaší fantazii a tvaru drátu, který budete používat jako nosnou konstrukci prskavky.