Kuva: Dominic Alves / Flickr

Kemiallinen joulukalenteri 27/24: Kohta paukkuu (Bonusluukku)

Joulun aika alkaa olla ohi, ja katse suuntautuu nyt uuteen vuoteen. Vuodenvaihteeseen liittyvä rakettikauppa alkaa tänään. Viimeinen joulukalenteriluukkumme avaa hieman ilotulitteiden kemiaa.

Ilotulitusraketit taivaalle nostava ajoaine on yleisimmin ruutia. Vanhaa, perinteistä mustaa ruutia, joka keksittiin Kiinassa 800-luvulla. (Ainesosien ominaisuudet tosin tunnettiin jo entuudestaan monissa kulttuureissa.)

Musta ruuti on seos, jossa on kaksi osaa rikkiä, kolme osaa hiiltä ja 15 osaa kaliumnitraattia eli salpietaria (KNO3). Näistä viimeinen toimii voimakkaana hapettimena, mikä mahdollistaa ruudin palamisen myös muutoin hapettomissa oloissa.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Ruudin leimahdus tapahtuu hyvin nopeasti (ääntä nopeammin). Palamisessa syntyy voimakkaasti laajenevia kaasuja, kuten typpeä sekä hiili- ja rikkidioksidia. Savussa on lisäksi pölynä kaliumnitraattia ja -karbonaattia. Pakokaasut nostavat ilotulitteen yläilmoihin. Ruudille tyypillinen haju tulee rikkidioksidista.

Suomessa kuluttajien käyttöön myytävissä ilotulitteissa pyroteknisiä eli palavia aineita saa olla enintään kilon verran. Itse ruutia tästä saa olla vain 75 g.

Vähäisestäkin ruutimäärästä koituu vaaraa, mistä on hyvä muistuttaa kotipoksauttelijoita: Räjähteiden kanssa turvallisuus on vähintäänkin tärkeää ja maalaisjärjen käyttö suositeltavaa. Ilotulitteita ei saa ammuskella humalassa tai luovuttaa alaikäisille, ja suojalasien käyttö on pakollista.

Ammattilaiskäytössä ilotulitteet ovat yleensä paljon suurempia ja tehokkaampia. Niissä käytetään lisäksi rakettien sijasta usein heittimiä, jotka sinkoavat räjähtävät paukut eli ilmapommit suoraan taivaalle. Homma on niiden avulla tarkempaa ja varmempaa, ja samalla säästytään raketin oman painon tuomasta lisäpolttoaineen tarpeesta. Isoissa esityksissä tuollakin on väliä.

Suurissa ammattilaisten rekemissä ilotulitusnäytöksissä ilmaan lähtee jopa satojatuhansia raketteja. Siksipä kaupunkien ja kuntien järjestämät wiralliset ilotulitukset ovatkin monin verroin näyttävämpiä kuin yhdenkään yksityisen kaupasta ostamat.

Ilotulitteiden viralliset kokoennätykset tehtiin vuonna 2014. Massiivisin tiedossa oleva ilotulitusraketti ammuttiin ilmaan Nevadassa: Se painoi lähes sata kiloa ja räjähdyksen läpimitta oli 360 metriä. Japanissa taas tehtiin heittimellä matkaan saatettujen ilmapommien ennätys, peräti 465-kiloisella hirviöllä. Tuon räjähdyksen läpimitta oli yli 700 metriä!

Ylivoimaisesti suurin osa maailman – myös Suomen – ilotulitteista valmistetaan ruudin kotimaassa Kiinassa.

Kuva: Epic Fireworks / Flickr
Kuva: Ep Sos De / Flickr
Kuva: Dominic Alves / Flickr

Ilotulitteiden korkealla komeasti posahtava osa on rakettia monimutkaisempi. Räjähtävä aines koostuu lukuisista "tähdistä", eli yksittäisistä taivaalle ilmestyvistä hohtavista värillisistä pisteistä. Tähtöset on pakattu säiliöön, eli sylinteriin, jonka raketti (tai heitin) nostaa ilmaan.

Pienimmissä raketeissa tähtöset saadaan leviämään yllättävän yksinkertaisesti: sylinteriin sijoitetaan pahvisia ohjaimia, jotka sinkoavat tähdet suurin piirtein haluttuun suuntaan. Suuremmissa taas sylinteri on täytetty savella, jonka sisälle "tähdet" sijoitellaan haluttuun muodostelmaan. Räjähdyksen myötä tähdet sinkoutuvat tarkemmin kuin pahviohjaimilla. Näin voidaan muodostaa paljon tarkempia kuvioita, kuten vaikkapa sydämiä ja palloja.

"Tähtien" räjähteet koostuvat useista erilaisista aineista, joilla kaikilla on omat tehtävänsä. Yksi palaa (räjähtäen) ja toinen tuottaa palamisreaktioon happea, kolmas taas antaa räjähdykselle halutun värin. Lisäksi mukana on paukun koossa pitävää ainetta sekä väriä tehostavaa kalsiumia.

Värit tulevat erilaisisten metallien (tai yleensä niiden suolojen) palamisesta:

  • Punainen: Strontium, litium
  • Oranssi: Natrium, kalsium
  • Keltainen, kulta: Hiili, rauta, kalsium, natrium + alumiini
  • Vihreä: Barium
  • Sininen: Kupari
  • Sinipunainen, violetti: Cesium, kalium, rubidium, strontium + kupari
  • Valkoinen, hopea: Titaani, alumiini, beryllium, magnesium

Tämä oli tämänvuotisen joulukalenterin vihoviimeinen luukku. Kaikki tämän alun perin vuonna 2015 julkaistun kemiallisen joulukalenterin jutut ovat täällä: Kemiallinen joulukalenteri.

Ilotulitteiden myötä Tiedetuubi kiittää lähetystä seuranneita ja toivottaa itse kullekin säädylle vielä kerran hyviä välipäiviä sekä tiedonjanoista uutta vuotta!

Päivitys 12.1.2016: Korjattu suurten ilotulitteiden kokotietoja. Väitimme aiemmin että suurin ilotulite on "vain" 13-kiloinen. Nyt myös ilotulitteiden tähtien levittämismekanismia on avattu hieman enemmän.

Lähteet: Ilotulitus.info, ilotulite.net, Guinnesworldrecords.com

Otsikkokuva: Dominic Alves / Flickr
Muut kuvat: Ep Sos De / Epic Fireworks / Flickr