Pyro-Chemikalien

zurück zu Treib- & Sprengmittel Vorwort Dieses Kapitel beschreibt die in der Pyrotechnik häufig verwendeten Chemikalien. Es gibt noch viele weitere, seltener gebräuchliche Stoffe. Man unterscheidet die Komponenten eines pyrotechnischen Satzes in Oxidationsmittel, Reduktionsmittel (Brennstoff) und Hilfsstoffe (Binder, Farbgeber, Katalysator etc.). Aus Sicherheitsgründen müssen die Ausgangsstoffe für pyrotechnische Sätze sehr rein sein und dürfen keine Fremdstoffe enthalten. Aus dem gleichen Grund dürfen einige Chemikalien nicht mit bestimmten anderen gemischt werden, da sonst unerwünschte Reaktionen mit eventuell katastrophalen Folgen einsetzen können. Leider sind in der Pyrotechnik die besten und brillantesten Mischungen oft die gefährlichsten. Farbgeber STRONTIUMCARBONAT SrCO3 - Farbgeber, Stabilisator Häufigster roter Farbgeber. Auch Verzögerer in Glitter-Effekten. STRONTIUMNITRAT Sr(NO3)2 - Oxidationsmittel, Farbgeber Hygroskopisch, als Oxidator ähnlich Kaliumnitrat. Bester roter Farbgeber. STRONTIUMOXALAT SrC2O4 - Farbgeber Kann nicht mit Chlorat verwendet werden. Roter Farbgeber in Perchlorat-Sternen. STRONTIUMSULFAT SrSO4 - Farbgeber Außer in Chloratsätzen für rote Blinkeffekte und Leuchtsterne. BARIUMCARBONAT BaCO3 - Stabilisator, Farbgeber Giftig wie alle Bariumsalze. Grüner Farbgeber in Hochtemperaturflammen. Wird zur Stabilisierung von Chloratgemischen gegen saure Reaktionen und als Verzögerer bei Glitter-Effekten eingesetzt. BARIUMCHLORAT Ba(ClO3)2 * H2O - Oxidationsmittel, Farbgeber Giftig wie jedes Bariumsalz. Noch instabiler und reibungsempfindlicher als Kaliumchlorat (siehe unten). Es darf niemals mit Schwefel, Sulfaten, Sulfiden (Antimontrisulfid), Ammoniumsalzen oder Metallpulvern gemischt werden. Wird häufig mit Bariumcarbonat gegen saure Reaktionen stabilisiert. Bariumchlorat wird in grün brennenden Feuerwerkssätzen und Sternen verwendet. BARIUMNITRAT Ba(NO3)2 - Oxidationsmittel, Farbgeber Giftig. Mit Aluminium ist der PH-Wert bei Feuchtigkeit etwas kritisch. Besitzt relativ hohe Zünd- und Verbrennungstemperaturen. Schwach grüner Farbgeber. Deshalb häufig zusammen mit Chlorionengebern (PVC, Parlon) zur Farbverbesserung verwendet. Auch für brillant silberne Leucht- (Wasserfall) und Knall-Sätze. BARIUMSULFAT BaSO4 - Farbgeber Außer in Chloratsätzen für grüne Blinkeffekte und Leuchtsterne. CALCIUMCARBONAT CaCO3 - Stabilisator, Farbgeber Für orangerote Leuchtsätze und Sterne. CALCIUMSULFAT CaSO4 - Farbgeber Außer in Chloratsätzen für orangerote Blinkeffekte und Leuchtsterne. CRYOLITH Na3 AlF6 - Farbgeber Wird häufig für gelborange Farben verwendet. KUPFERCARBONAT BASISCH CuCO3 * Cu(OH)2 - Farbgeber Giftig. Grünes Pulver. Schwacher blauer Farbgeber. KUPFERCHLORID CuCl, CuCl2 - Farbgeber Giftig. Hygroskopisch. Grünliches Pulver. Blauer Farbgeber. KUPFEROXID CuO, Cu2O - Farbgeber KUPFEROXYCHLORID 3CuO * CuCl2 * 3 ½ H2O - Farbgeber Giftig. Blau-grünes Pulver. Blauer Farbgeber. NATRIUMHYDROGENCARBONAT (NATRON) NaHCO3 - Farbgeber NATRIUMOXALAT Na2C2O4 - Farbgeber Für orangegelbe Farben und als Verzögerer für Glitter-Effekte. NATRIUMSULFAT Na2SO4 - Farbgeber Kann nicht mit Chlorat verwendet werden. Orange-Farbgeber in Perchlorat-Sternen. ROT = Eisen Gelb = Natrium Grün = Kupfer Weiß = Magnesium oder Aluminium Rote Funken = Holzkohlepatikel Eisenspäne Stabilisator BORSÄURE H3BO3 - Stabilisator Wird zur Stabilisierung des PH-Wertes in Nitrat-Aluminium Gemischen verwendet. MAGNESIUMCARBONAT MgCO3 - Stabilisator, Trennmittel Wird in geringen Mengen als Verzögerer für Glitter-Effekte oder als Trennmittel in Pulver-Gemischen verwendet. Fließmittel AEROSIL SiO2 - Fließmittel Wird in geringen Mengen in pyrotechnischen Stoffen und Gemischen verwendet, um diese rieselfähig und klumpfrei zu halten. Katalysator KALIUMDICHROMAT K2Cr2O7 - Stabilisator, Katalysator Sehr giftig! Orangene Kristalle. Zur Stabilisierung von Magnesium- oder Zink-Mischungen gegen Korrosion. Katalysator in wenigen Perchlorat-Gemischen. EISEN(III)OXID Fe2O3 - Zündverbesserer, Katalysator Rotes Pulver. In Glitter-Effekten, als Zündhilfe und Hitzelieferant in Sternmänteln oder als Katalysator bei Pfeifsätzen. Trennmittel GRAPHIT C - Trennmittel Graues feines Pulver zum Polieren von körnigem Schwarzpulver.		Symbol Explosionsgefährlich Brennstoff ALUMINIUM Al - Brennstoff Wird in großen Mengen für eine intensiv weiße Flamme, silberne Funken oder in Blitzknallsätzen verwendet. Die Oberfläche der Teilchen ist meist durch eine dunkle Aluminiumoxid-Schicht vor weiterer Oxidation geschützt. Chlorat-Aluminium Gemische sind extrem empfindlich und gefährlich. Deshalb sind sie heutzutage weitgehend aus der Feuerwerkerei verbannt. Bei Aluminium-Nitrat Gemischen ist der PH-Wert kritisch: es wird Borsäure zur Stabilisierung verwendet. Es gibt verschiedene Körnungsgrade und Kornformen: Aluminium Bronze (flake): sehr feiner, silberner bis grauer Staub. Mit Stearin ummantelt verliert es an Reaktivität. Bildet explosive Gemische mit Chloraten und Perchloraten! Verbessert Brillanz von Leuchtsternen und langsam brennenden Sätzen. Aluminium Pyro-Schliff: sehr feines, graues (American Dark) bis schwarzes (German Black) Pulver für Knallsätze. Zusammen mit Oxidationsmitteln bilden sich hochenergetische und explosive Gemische! Aluminium atomisiert (spherical): wird durch Einspritzen von geschmolzenem Aluminium in einen starken Luftstrom hergestellt. Die meist feinen Korngrößen werden z.B. für Glitter-Effekte und Silberfunken verwendet. Aluminium Grieß/Flitter (granular): feines Grieß für Silberschweif von Sternen, gröberes Grieß für Sprüheffekte in Fontänen, Sonnen und Wasserfällen. ANTIMON(TRI)SULFID Sb2S3 - Brennstoff Schwarzes, sehr feines Pulver, giftig. Gemische mit Oxidatoren sind explosiv und empfindlich. Für Glitter-Effekte oder zur Erhöhung der Sensilibität von Knallsätzen. EISEN Fe - Brennstoff Feines bis grobes Pulver oder Feilspäne (auch Stahl-Späne) für goldene Funken z.B. in Fontänen. FERROALUMINIUM FeAl - Brennstoff Verschiedene Körnungsgrade und Legierungsverhältnisse für gelbe Funken in Glitter-Effekten, Kometen und Fontänen. FERROTITAN FeTi - Brennstoff Verschiedene Körnungsgrade und Legierungsverhältnisse für gelb-weiße Funken in Kometen, Fontänen und Knallpulvern. HEXAMIN C6H12N4 - Brennstoff Als Brennstoff zur Flammenvergrößerung in wenigen Perchlorat-Sternen. HOLZKOHLE C - Brennstoff Wird sehr häufig, besonders als Hauptbestandteil von Schwarzpulver-ähnlichen Brandsätzen verwendet. Die Qualität und Herkunft der Holzkohle ist entscheidend für das Abbrandverhalten von Schwarzpulver. In den meisten Fällen ist sehr fein gepulverte Holzkohle erforderlich, nur in einigen Sätzen wird etwas gröberes Pulver für lang glühende Goldfunken benötigt. KALIUMBENZOAT C6H5CO2K - Brennstoff Sehr feines Pulver. Zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen oder als Zerlegerladung in Bombetten. TITAN Ti - Brennstoff Feines Grieß oder Späne. Titan ist sehr hart und erhöht dadurch die Druckempfindlichkeit von Gemischen. Trotzdem sicherer als Aluminium oder Magnesium für silber-blaue Funken in Fontänen und Knallsätzen. ZINK Zn - Brennstoff Sehr feines Pulver, entflammbar. Früher Brennstoff in einigen Sternen und Rauchsätzen. POLYVINYLCHLORID (PVC) - Brennstoff, Farbverbesserer Weißes feines Pulver. Chlorionengeber (57%). Wesentlicher Bestandteil in Magnesium-Nitrat-Farbsätzen. Durch die Bildung leicht flüchtiger Halogen-Verbindungen wird die spezifische Lichtleistung des pyrotechnischen Satzes erheblich gesteigert. SCHWEFEL S - Brennstoff Gelbes, feines Pulver. Zusammen mit Chloraten darf Schwefel nicht verwendet werden. Schwefelblüte wird wegen des meist sehr hohen Säuregehaltes nicht eingesetzt. Wichtiger Bestandteil von Schwarzpulver-ähnlichen Brandsätzen. SILICIUM Si - Brennstoff Dunkelgraues Pulver als Hitzelieferant, z.B. in Zündmänteln für Sterne. LACTOSE C12H22O11 * H2O - Brennstoff Milchzucker. Brennstoff für kühle, blaue Flammen und Rauch-Mischungen. MAGNESIUM Mg - Brennstoff Erzeugt eine blendend weiße Flamme, verbrennt mit Oxidatoren sehr heiß und heftig. Magnesium-Gemische (besonders mit Ammoniumperchlorat) können sich bei Feuchtigkeitskontakt zersetzen. Häufig wird mit Kaliumdichromat gegen Korrosion stabilisiert. Magnesium wird besonders in Nitrat-Leuchtsätzen für brillante Hochtemperatur-Farben in verschiedenen Feinheitsgraden und Kornformen verwendet. Atomisiertes Magnesium ist etwas weniger reaktiv als Magnesium-Grieß. Magnesiumspäne nach GRIGNARD finden für Leuchtkäfer-Effekte Verwendung. MAGNESIUM ALUMINIUM (MAGNALIUM) - Brennstoff Sicherer als reines Magnesium durch Oxidschicht, dadurch sind wasserlösliche Binder möglich. Verschiedene Legierungsverhältnisse und Korngrößen besonders für oszillierend abbrennende Blinksterne oder silberne Funken in Leuchtkäfern und Glitter-Effekten. NATRIUMBENZOAT C6H5CO2Na - Brennstoff Mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen. KALIUMSALICYLAT HOC6 H4 COOK - Brennstoff Wird zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen verwendet. NATRIUMSALICYLAT HOC6 H4 COONa - Brennstoff Hygroskopisch. Wird zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen verwendet. Giftig. Schwarzes oder rotes Pulver. Erzeugt blauen Farbsaum bei Leuchtsternen oder dient als Zündverbesserer.

Binder

DEXTRIN - Binder

Weißes oder gelbliches, feines Pulver. Stärke und Bindemittel (neutral löslich in Wasser) für Sterne und Wunderkerzen.

AKKAROID-HARZ (RED GUM) - Brennstoff, Binder

Rotbraunes, sehr feines Pulver aus Xanthorroea-Baumharz. Als Brennstoff und teilweise als Binder (löslich in Alkohol) in vielen farbigen Sternen. Ersetzt das früher gebräuchliche Schellack.

GUMMI ARABICUM - Binder

Seltener als wasserlöslicher Binder z.B. in Schwarzpulver-Zündschnüren verwendet.

SCHELLACK - Brennstoff, Binder

Organisches, amorphes, orangefarbenes Harz aus den Stoffwechselprodukten der Lackschildlaus. Langsam löslich in Alkohol (Ethanol). Wird nur noch selten als Brennstoff in Sternen verwendet.

NITROCELLULOSE C6 H7 O2 (ONO2)3 - Brennstoff, Binder

2-5 % Lösung in Aceton als wasserfester Binder besonders bei Magnesium-Sternen.

PARLON - Farbverbesserer, Binder

Wird als Chlorionengeber (68%) für intensive Farbsterne verwendet (siehe auch PVC). Löslich in Aceton.

Sauerstoffträger/Oxidationsmittel

Als Oxidationsmittel bezeichnet man Chemikalien, die leicht (z.B. bei geringer Wärmeeinwirkung, Stoß, anlegen einer Spannung...) reaktive Stoffgruppen, wie Sauerstoff und Halogene abgeben. Sie werden dabei selbst reduziert. Potenzielle Oxidationsmittel, die sich meist für pyrotechnische Zwecke eignen sind

Bromate, Chlorate, Chromate, Dichromate, Halogene, Halogenide, Hypochloride, Nitrate, Oxide, Perborate, Percarbonate, Perchlorate, Peroxide, Persulfate und Permanganate.

Im folgenen sollen einige der wichtigsten Oxidationsmittel beschrieben werden.

Ammoniumnitrat / Ammonsalpeter NH4NO3

Ammoniumnitrat ist ein guter Oxidator. Vorsicht beim Mischen mit Metallpulver (besonders Kupfer): Können u.U. in unerwünschter Weise, zum flaschen Zeitpunkt reagieren. Ammoniumnitrat (besonders wasserarmes (unter Normalbedingungen absorbiert es Wasser aus der Luft)) zersetzt sich explosionsartig bei starken Druckwellen. Füher wurde es im Bergbau benutzt; die Druckwelle meist durch TNT oder Bleiazid erzeugt.

Ammoniumperchlorat NH4ClO4

Bestandteil des Treibstoffes in Feststoffraketen, wie sie bei den NASA-Shuttles verwendet werden. Gutes und halbwegs stabiles Oxidationsmittel.

Bariumchlorat Ba(ClO3)2

Achtung, sehr reaktiv! Wird darum kaum verwendet. Besser: Kaliumchlorat oder noch besser: Perchlorate

Bariumnitrat Ba(NO3)2

Häufig verwendeter, effektiver Stoff. Ist in Wunderkerzen wiederzufinden. Häufig zum Funkenerzeugen zusammen mit Aluminium verwendet.

Bariumperoxyd BaO2

Gibt zusammen mit Zn, Al oder Mg z.B. ein hervorragendes Blitzpulver ab.

Calciumhypochlorid Ca(OCl)2

Sehr reaktiv! Über 39% aktives Chlor. Mehr braucht wohl nicht gesagt werden...

Cer(IV)sulfat Ce(SO4)2

Eines der stabileren, weitgehend ungefährlichen Oxidationsmittel

Eisen(III)oxid Fe2O3

Wird bei der Thermit-Reaktion als Sauerstofflieferant verwendet. Alle Metalle mit höherer Affinität können Eisen(III)oxid reduzieren.

Kaliumchlorat KClO3

Alle Chlorate wirken stark oxidierend. Da Chlorate sehr reaktiv (manchmal mehr als gewünscht) sind, sollten sie, soweit es geht durch Perchlorate ersetzt werden.

Kaliumchromat K2CrO4

Kaliumchromat ist ein gutes Oxidationsmittel, aber leider giftig.

Kaliumdichromat K2Cr2O7

Für Kaliumdichromat gilt im Prinzip das gleiche wie für Kaliumchromat, nur das es noch stärker toxische Wirkung zeigt.

Kaliumnitrat KNO3

Sehr gebräuchliches Oxidationsmittel in Feuerwerkskörpern. Hauptbestandteil von Schwarzpulver.

Kaliumperchlorat KClO4

Das ungefährlichste Perchlorat. Dennoch ausgesprochen reaktiv und als Oxidationsmittel Feuerwerkskörper bestens geeignet. Leider relativ teuer und bei den meisten Apotheken nicht erhältlich.

Kaliumpermanganat KMnO4

Sehr reaktiver, stark färbender Stoff. Billig und in den meisten Apotheken erhältlich.

Natriumchlorat NaClO3

Ebenfalls stark Oxidierend, Giftig wird als Unkrautvernichtungsmittel eingesetzt

Natriumnitrat NaNO3

Ähnlich Kaliumnitrat mit dem Nachteil, dass NaNO3 hygroskopisch ist, d.h. es absorbiert Wasser aus der Luft und verklumpt dadurch schnell. Flammen werden durch den Stoff gelb-orange gefärbt.

Natriumperborat NaBO2(OH)2

Gutes, recht stabiles Oxidationsmittel.

Natriumperoxyd NaO2

Ungefähr wie Bariumperoxid

Natriumpersulfat Na2S2O8

Auch Natriumperoxodisulfat genannt. Zersetzt sich erst bei etwas höheren Temperaturen.

Xenonfluorid XeF

stabile Verbindung, die dennoch ausgesprochen stark oxidierend wirkt. Man kann sich unschwer vorstellen, was passiert wenn die Verbindung in Xenon-Gas und hoch reaktives Flour zerfällt... Die Verbindung wird kaum produziert, ist extrem schwer zu bekommen und dürfte dementsprechend teuer sein

Salpetersäure HNO3

AMMONIUMNITRAT NH4NO3 - Oxidationsmittel

Darf wie alle Ammoniumsalze nicht mit Chloraten gemischt werden, da sich sonst das sehr instabile und hochexplosive Ammoniumchlorat bildet. Sehr hygroskopisch. Wird für gewerbliche Sprengstoffe eingesetzt. In der Pyrotechnik seltener zur Gaserzeugung verwendet.

AMMONIUMPERCHLORAT NH4ClO4 - Oxidationsmittel

Darf wie alle Ammoniumsalze nicht mit Chloraten gemischt werden. Mit Brennstoffen, besonders mit Schwefel oder Antimontrisulfid, bilden sich sehr empfindliche, explosive Gemenge. Leicht hygroskopisch - mit Nitraten entsteht das sehr hygroskopische Ammoniumnitrat. Bei Anwesenheit von Feuchtigkeit sehr reaktiv mit Magnesium. Ammoniumperchlorat wird hauptsächlich in farbigen Blinksternen verwendet.

BLEI(III,IV)OXID (MENNIGE) Pb3O4 - Oxidationsmittel

Giftig! Blei(III,IV)oxid spaltet bereits bei ca. 400 Grad Sauerstoff ab und ist mit Metallpulvern extrem explosiv. Für Crackling-Micro-Sterne oder als Knallstern-Kerne.

KALIUMCHLORAT KClO3 - Oxidationsmittel

Kaliumchlorat gibt seinen Sauerstoff sehr leicht ab. Mischungen mit Kaliumchlorat und brennbaren Stoffen sind daher meist sehr reib- und schlagempfindlich. Kaliumchlorat darf niemals mit Schwefel, Sulfaten, Sulfiden (z.B. Antimontrisulfid), Metallpulvern oder diese Stoffe enthaltenden Pulvern gemischt werden. Als Verunreinigung darf es weder Ammonium-Verbindungen noch Schwermetalle enthalten, da beide Stoffe mit Chloraten sehr explosive Verbindungen bilden. Gemische mit Lactose oder anderen organischen Brennstoffen haben sehr geringe Zündtemperaturen (ab 195 Grad). Früher häufig in Feuerwerkskörpern verwendet, wird es heute aufgrund seiner Gefährlichkeit und Instabilität fast vollständig durch Kaliumperchlorat ersetzt. Nur in den USA und Asien wird Kaliumchlorat noch in Leuchtsternen für reine, intensive Farben in großkalibrigen Kugelbomben verwendet.

KALIUMNITRAT KNO3 - Oxidationsmittel

Salpeter, wichtigster Oxidator in der Pyrotechnik, besonders in schwarzpulverähnlichen Brand- und Treibsätzen. Der PH-Wert ist wie bei allen Nitraten zusammen mit (feinem) Aluminium-Pulver kritisch: kann dann bei Feuchtigkeit Hitze entwickeln! Bei der Herstellung von Schwarzpulver und Raketentreibsätzen werden Eisenwerkzeuge vermieden (Funkenbildung). Kaliumnitrat-Pulver haben eine sehr niedrige Zündtemperatur und finden als Treib-, Leucht-, Zünd- und Knallsätze Verwendung.

KALIUMPERCHLORAT KClO4 - Oxidationsmittel

Bildet explosive und hochenergetische Gemische mit Brennstoffen; mit feinen Metallpulvern besonders gegenüber Elektrostatik empfindlich. Trotz des höheren Sauerstoffwertes ist es in pyrotechnischen Gemischen sicherer und stabiler als Kaliumchlorat. Es sollte dieses wo immer möglich ersetzen. Es wird in der Pyrotechnik sehr häufig für farbige Sterne und in Blitzknall- & Heulsätzen verwendet.

NATRIUMNITRAT NaNO3 - Oxidationsmittel, Farbgeber

Chile-Salpeter, als Oxidator ähnlich Kaliumnitrat. Durch die starke Hygroskopizität nur eingeschränkter Einsatz. Besonders in Magnesiumsätzen für hohe Lichtleistungen..

BARIUMPERCHLORAT Ba(ClO4)2 * H2O - Oxidationsmittel

Giftig. Etwas stabiler als Bariumchlorat. Durch den H2O-Gehalt nur selten für grün brennende Sätze verwendet.

BARIUMPEROXID BaO2 - Oxidationsmittel

Giftig. Wird für Lichtspur- und Thermitanzündsätze verwendet.

BLEINITRAT Pb(NO3)2 - Oxidationsmittel

Giftig! Selten für Funkenbildung in Sternen und Brandsätzen verwendet.

NATRIUMCHLORAT NaClO3 - Oxidationsmittel

Wie Kaliumchlorat (siehe oben) sehr instabil, mit brennbaren Stoffen entstehen explosive und sehr empfindliche Gemische. Sehr hygroskopisch und deshalb nur sehr selten verwendet.

Außer in Chloratsätzen für orangegelbe Blinkeffekte und Leuchtsterne.

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