Feuerwerk am Küstenort Selenogradsk
Bildrechte: Valeriy Pritchenko

Chemie zu Silvester Wie kommt das Funkeln ins Feuerwerk?

Diesen Ablauf kennen wahrscheinlich alle: Feuerzeug an Zündschnur, kurz warten bis die Funken sprühen, zwei Schritte zurück und die Silvesterrakete hebt ab. Oben am Himmel dann diese wunderbaren Lichter, das Funkeln, die Explosionen. Wie aber funktioniert das Ganze?

von Karolin Dörner

Feuerwerk am Küstenort Selenogradsk
Bildrechte: Valeriy Pritchenko


Schon der Sonnenkönig Ludwig der XIV saß vor seinem Schloss Versailles  in Frankreich und genoss den Anblick des Feuerwerks. Heute, rund 350 Jahre später, hat sich das Prinzip, wie eine Feuerwerksrakete funktioniert, kaum verändert. Grundlage ist seit jeher Schwarzpulver, erklärt Olaf Gravenhorst, Doktor der Chemie und Feuerwerkshändler in Halle. Ohne Schwarzpulver würde sich die Rakete nicht mal erheben.

Der Treiber besteht aus Schwarzpulver, aus stark gepresstem Schwarzpulver… sonst, wenn man das nicht machen würde, könnte der Treiber explodieren. Das gepresste Schwarzpulver brennt so ab, wie man das kennt. Das Rauschen, das Prinzip des Rückstoßes und die Rakete erhebt sich.

Olaf Gravenhorst

Das Rückstoßprinzip kennt man vom Gewehr: Schießt man nach vorne eine Kugel raus, drückt das Gewehr nach hinten. Im Fall der Rakete entströmen Gase, sobald man sie entzündet hat. Die Gase sind Richtung Boden gerichtet und drücken die Rakete so in den Himmel. Nach ein bis zwei Sekunden wird dann der eigentliche Effekt in der Rakete entzündet: Die bunten Sterne – die Effektkugeln.

Dr. Olaf Gravenhorst
Bildrechte: Dr. Olaf Gravenhorst

Das sind verschiedene Salze, die für die Farben sorgen. Rot das besorgen Strontiumsalze, Bariumsalze sorgen für grüne Sterne, blaue Sterne macht man mit Kupferverbindungen. Ich muss auch die Sterne nochmal mit Schwarzpulver anfeuern, dass die auch anbrennen.

Olaf Gravenhorst

Denn der schönste Stern nutzt nichts, wenn er nicht anbrennt, so  Gravenhorst. Durch die zugeführte Energie des Feuers entsteht überhaupt erst das bunte Licht am Himmel. Dahinter steht eine chemische Reaktion, die einem aus der Schule noch ein vager Begriff sein könnte: Die Redoxreaktion.

Das Oxidationsmittel liefert den Sauerstoff. Das Reduktionsmittel nimmt den Sauerstoff auf. Das ist so 7. Klasse und später sagt man dann: das Reduktionsmittel wird oxidiert, das Oxidationsmittel reduziert. Das ist der Begriff Redoxreaktion. Da kann man dann schöne Gleichungen schreiben, die müssen die Schüler oder Studenten dann ausgleichen.

Olaf Gravenhorst

So entstehen die Farben Die Uni Bayreuth hat eine Übersicht über die Chemikalien erstellt, die in den Feuerwerken für die strahlenden Farben sorgen.

Rotes Feuerwerk:
Strontiumnitrat wirkt als Farbgeber und Oxidationsmittel; Kaliumchlorat wirkt als Oxidationsmittel. Schwefel, Antimon und Zucker wirken als Brennstoffe.

Grünes Feuerwerk:
Bariumnitrat als Farbgeber und Oxidationsmittel, Zinkpulver als Brennstoff und Farbgeber, Ammoniumchlorid und Ammoniumnitrat wirken als Oxidationsmittel und Energielieferanten.

Gelbes Feuerwerk:
Die Zusammensetzung entspricht im Wesentlichen der von Schwarzpulver. Kaliumnitrat wirkt als Oxidationsmittel, Holzkohle und Schwefel als Reduktionsmittel und Natriumacetat als Farbgeber.

Weißes Feuerwerk:
Kaliumchlorat wirkt als Oxidationsmittel. Schwefel und Aluminium wirken als Reduktionsmittel und als Brennstoff.

Quelle: Uni Bayreuth
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/experimente/effekt/effekt_feuerwerkeh.htm

Sauerstoff muss also her. In Feuerwerksraketen kommt das nicht aus der Luft, sondern aus Salzen, wie Nitraten oder Perchloraten. Die geben ihren Sauerstoff auch bei niedrigen Temperaturen ab. Das Ganze funktioniert also auch im tiefsten Winter und weil es eben keine Luft braucht, sogar unter Wasser, verrät Olaf Gravenhorst: “Also es gibt Fackeln, die brennen unter Wasser, die kommen ohne Luft aus. Wunderkerzen zum Beispiel auch. Die könnten auch, wenn man das geschickt anstellt unter Wasser brennen.“

Wichtig ist eben, dass der Sauerstoff an das Reduktionsmittel geht. In der Rakete ist das der Brennstoff. Der erzeugt dann eine hohe Temperatur und die ist nötig, um die farbgebenden Salze zum Leuchten anzuregen. Die werden dann über den Himmel katapultiert. Wunderschön. Aber nicht sehr umweltfreundlich:

Wir haben ja Metalle und wenn Metalle verbrennen, haben wir die Oxide. Wenn Aluminium verbrennt Aluminiumoxid, wenn Magnesium verbrennt Magnesiumoxid. Bei Schwarzpulver sind das überwiegend Gase, aber auch feste Partikel, das sehen wir an dem Rauch. Das landet erstmal alles in der Luft. Wenn es regnet wird es relativ schnell ausgewaschen, wenn nicht, hat man eine Weile was davon.

Olaf Gravenhorst

Was bei Gravenhorst nur ironisch gemeint ist, klingt beim Umweltbundesamt deutlich anders. Denn die Behörde empfiehlt, auf Feuerwerkskörper zu verzichten. Die Feinstaubbelastung zu Silvester wäre schließlich vielerorts so hoch, wie sonst im ganzen Jahr nicht. Bisher hat aber keine Warnung jemals funktioniert. Wer denkt schon an Feinstaub, wenn es am Himmel so schön kracht und blitzt.

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Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL | Radio | 29. Dezember 2017 | 08:20 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 29. Dezember 2017, 11:50 Uhr