Czarny wąż (fajerwerk)
„Czarny wąż” to termin, który może odnosić się do dwóch podobnych rodzajów fajerwerków , węża faraona i węża cukrowego. „Wąż faraona” lub „wąż faraona” to oryginalna wersja eksperymentu z czarnym wężem. Tworzy bardziej imponującego węża, ale jego wykonanie zależy od tiocyjanianu rtęci (II) , który nie jest już w powszechnym użyciu ze względu na swoją toksyczność. W przypadku „węża cukrowego” powszechnie stosowanymi chemikaliami są wodorowęglan sodu i cukier .
Po zapaleniu oba fajerwerki wydzielają dym i wypluwają popiół przypominający węża w wyniku reakcji pęcznienia . Pozostają na ziemi i nie emitują iskier, flar, pocisków ani dźwięku.
Wąż faraona
Wąż faraona jest bardziej dramatycznym eksperymentem, ale wymaga więcej środków ostrożności niż wąż cukrowy ze względu na obecność toksycznych oparów rtęci i innych związków rtęci.
Historia
Reakcję tę odkrył Wöhler w 1821 r., wkrótce po pierwszej syntezie tiocyjanianu rtęci. Opisywano go jako „wywijające się z siebie w tym samym czasie procesy robakowate, wielokrotnie przekraczające jego dawną objętość, z bardzo lekkiego materiału koloru grafitu”. [ potrzebne źródło ] Przez pewien czas fajerwerk o nazwie „Pharaoschlangen” był dostępny publicznie w Niemczech, ale ostatecznie został zakazany, gdy odkryto toksyczne właściwości produktu w wyniku śmierci kilkorga dzieci, które przez pomyłkę spożyły powstałą substancję stałą.
Opis
Eksperyment z wężem faraona przeprowadza się w taki sam sposób jak eksperyment z wężem cukrowym, z tą różnicą, że w pierwszym zamiast cukru pudru z sodą oczyszczoną zastosowano tiocyjanian rtęci(II) (Hg(SCN) 2 ). Należy to zrobić pod wyciągiem, ponieważ wszystkie związki rtęci są niebezpieczne.
Reakcje chemiczne
Po zapaleniu odczynników tiocyjanian rtęci(II) rozpada się, tworząc siarczek rtęci(II) (HgS), dwusiarczek węgla (CS 2 ) i azotek węgla (C 3 N 4 ). Głównym składnikiem popiołu jest grafitowy azotek węgla , bladożółta substancja stała.
- 2 Hg(SCN) 2 (s) → 2 HgS(s) + CS 2 (l) + C 3 N 4 (s)
Dwusiarczek węgla zapala się do dwutlenku węgla (CO 2 ) i tlenku siarki(IV) (SO 2 ).
- CS 2 (l) + 3 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2 SO 2 (g)
Podczas gdy azotek węgla (C 3 N 4 ) rozpadnie się na gazowy azot i dicyjan
- 2 do 3 N 4 (s) → 3 (CN) 2 (g) + N 2 (g)
Kiedy siarczek rtęci(II) (HgS) reaguje z tlenem (O 2 ), tworzy szare pary rtęci i dwutlenek siarki . Jeśli reakcja jest przeprowadzana wewnątrz pojemnika, na jego wewnętrznej powierzchni można zaobserwować szarą warstwę rtęci.
- HgS(s) + O 2 (g) → Hg(l) + SO 2 (g)
Wąż cukrowy
W przeciwieństwie do węża węglowego , który obejmuje reakcję kwasu siarkowego zamiast wodorowęglanu sodu , wąż cukrowy rośnie stosunkowo szybciej i do znacznie większej objętości.
Opis
W tym eksperymencie używane jest paliwo stałe. Paliwem stałym może być piasek dostatecznie pokryty etanolem lub heksametylenotetraminą . Biała mieszanina sacharozy i wodorowęglanu sodu ostatecznie zmieni kolor na czarny, a wąż wyrośnie na około 15–50 centymetrów (5,9–19,7 cala) po zapaleniu.
Reakcje chemiczne
Gdy wąż jest zapalony, zachodzą trzy reakcje chemiczne . Wodorowęglan sodu rozkłada się na węglan sodu , parę wodną i dwutlenek węgla :
- 2 NaHCO 3 (s) → Na 2 CO 3 (s) + H 2 O (g) + CO 2 (g)
Spalanie sacharozy lub etanolu (reakcja z tlenem w powietrzu) wytwarza gazowy dwutlenek węgla i parę wodną :
- C 12 H 22 O 11 (s) + 12 O 2 (g) → 12 CO 2 (g) + 11 H 2 O (g)
- C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H2O ( g)
Część sacharozy nie pali się, a jedynie rozkłada w wysokiej temperaturze, wydzielając pierwiastkowy węgiel i parę wodną:
- C 12 H 22 O 11 (s) → 12 C (s) + 11 H 2 O (g)
Węgiel w reakcji powoduje, że wąż jest czarny. Cały proces jest egzotermiczny , że woda wytwarzana w reakcjach ulega odparowaniu . Para ta, oprócz będącego dwutlenkiem węgla , sprawia, że wąż jest lekki i przewiewny oraz pozwala mu urosnąć do dużych rozmiarów ze stosunkowo niewielkiej ilości materiału wyjściowego.
Używać
Jest to popularna petarda w Indiach , którą bawią się dzieci podczas święta Diwali . Choć uznane za toksyczne przez fundację Chest Research i Pune University, fajerwerki czarnego węża są nadal w użyciu. Celem badania było ustalenie, które fajerwerki spowodowały największe zanieczyszczenie powietrza w Indiach. Przeprowadzone badania wykazały, że fajerwerki wężowe emitowały najwięcej cząstek stałych, które poprzez wdychanie cząstek dymu mogły przeniknąć do płuc i w konsekwencji wyrządzić znaczne szkody. Inne petardy emitujące ogromne ilości cząsteczek dymu to fuljhadi, pulpul, chakris i annar.