Wie entsteht die Farbe beim Feuerwerk?

Warum ist ein Feuerwerk bunt? Viele Menschen wissen nicht, wieso die Feuerwerke in herrlichen Farben leuchten. Dabei ist im Vorteil, wer im Physik- und Chemieunterricht aufgepasst hat. Schließlich ist ein farbgewaltiges Spektakel wie ein Feuerwerk absolut kein Hokuspokus, sondern wissenschaftlich eindeutig erklärbar. Der nachfolgende Artikel zeigt, worauf es ankommt, wenn bunte Funken in den Himmel steigen.

Wie eine Feuerwerksrakete funktioniert: Das Grundprinzip für die Pyrotechnik

Eine Feuerwerksrakete besteht grundsätzlich aus mehreren Komponenten:

  • Leitstab
  • Zündschnur
  • Düse
  • Treibladung
  • Verzögerungs- und Ausstoßladung (Trenn- und Zerlegerladung)
  • Effektladung

Diese Komponenten verbrennen in einer unterschiedlichen Abfolge. Das Schwarzpulver (Treibladung) sorgt in Verbindung mit weiteren Substanzen und der Effektladungbeim Abfeuern einer Rakete für den optischen, fantastischen Effekt am Himmel. Damit ist klar: Pyrotechnik ist vor allem eine Frage der Physik und Chemie.

Die Effektfarbe: Ausflug in die Chemie und Physik der Pyrotechnik

Die Chemie und Physik liegen naturgemäß nahe beieinander. Auch in der Pyrotechnik gehen diese beiden Naturwissenschaften Hand in Hand. Denn für die Farbgebung eines Feuerwerks kommt es vor allem auf die atomaren Eigenschaften der verwendeten Substanzen an. Durch das Anzünden eines Feuerwerkskörpers entsteht vor allem eines: Hitze. Diese Wärmeenergie regt die Atome der beigemischten Substanzen an, sodass deren Elektronen ihren Grundzustand verlassen. Allerdings ist dieser Zustand instabil. Daher fallen die Elektronen bald schon in ihren Grundzustand zurück und setzen dabei Energie in Form von Licht frei.

Licht besteht grundsätzlich aus Photonen. Ein Photon zeichnet sich durch eine bestimmte Wellenlänge aus. Für das menschliche Auge zeigen sich derartige Wellenlängen als Farben zwischen Violett (380 Nanometer) und Rot (780 Nanometer). Für die Pyrotechnik kommt es aufgrund dessen besonders für die Farbgebung der Effekte auf die verwendeten Stoffe an. Zum einen verhindern beigemischte Metallsalze (Bariumsalze, Strontiumsalze, Magnesium- oder Aluminiumsalze, …), dass die chemische Reaktion zu früh abläuft. Zum anderen entstehen die farbigen Effekte beim Verbrennen durch die unterschiedlichen Wellenlängen der Substanzen.

Grundsätzlich entsteht Gold durch die Verbrennung von Eisen, Holzkohle und Ferrotitan. Für weiße und silberne Effekte kommen dagegen Metalle wie Aluminium oder Magnesium zum Einsatz und um rote Funken zu erzeugen, sind Substanzen wie Strontium, Calcium oder Lithium gefragt. Insgesamt hängen die Intensität und der Farbton von der einzelnen Mischung ab. Deshalb gilt die Zusammensetzung der Feuerwerkskörper unter den Herstellern als ein sorgfältig gehütetes Geheimnis. Denn die Qualität sämtlicher Farben beim Feuerwerk hängt maßgeblich von der Mischung der verschiedenen Substanzen im Feuerwerkskörper selbst ab.

Spezialeffekte – besondere Funken im Feuerwerk

Neben den farbenfrohen Funken im Feuerwerk existiert eine Reihe weiterer möglicher Effekte. Diese zeichnen sich durch besondere Mixturen aus: Ein Funkenschweif in der Farbe Blausilber lässt sich beispielsweise durch das Verbrennen von Titanpulver erzielen. Dabei sind diese speziellen Stoffe dem Schwarzpulver beigemengt. Durch die Zündung lassen sie sich für das Publikum sichtbar verbrennen, sodass der Schweif beim Aufsteigen entsteht. Anstelle von Titanpulver oder Eisenspäne ist auch Magnesiumpulver als zusätzliche Substanz möglich.

Magnesiumpulver verglüht in Form von einem hellen Lichtblitz, da Magnesium generell ein sehr leicht entzündliches Leichtmetall ist. Insbesondere in der Pyrotechnik zeichnet sich das Pulver dadurch aus, dass es sich in Verbindung mit Kohlenstoffmonoxid, Stickstoff oder sogar an der Luft selbst erwärmt, bis es sich entzündet. Das Resultat ist in dem Fall eine grellweiße Flamme.

Ein interessanter Nebeneffekt entsteht durch das Beimischen von PVC (Polyvinylchlorid). Diese Substanz, die den meisten Personen als Bodenbelag bekannt ist, sorgt bei einer chemischen Reaktion mit Metallsalzen für wesentlich brillantere Farben. Denn mithilfe von Metallsalzen verbindet sich Polyvinylchlorid zu Metallchloriden. Diese Chloride leuchten intensiver, was beim Publikum deutlich mehr Begeisterung hervorruft.

Fazit: Wie die Farbe ins Feuerwerk kommt

Zuschauer schätzen die bunten Funken, die hellen Lichtblitze und die Schweife, die ein Feuerwerkskörper unter lautem Pfeifen, Zischen oder Knallen mit sich bringt. Dabei entstehen die Farben hauptsächlich durch das Verbrennen von bestimmten Substanzen innerhalb des Feuerwerkkörpers. Dieser Vorgang ist vor allem chemisch und physikalisch zu erklären, da die verschiedenen Substanzen bestimmte atomare Eigenschaften aufweisen. Da jedes Atom aus Elektronen besteht, die im Normalfall über einen bestimmten Energiezustand verfügen, fügt das Verbrennen dem Atom zusätzliche Energie zu. Diese Wärmeenergie beeinflusst den energetischen Zustand des Atoms: Licht wird freigesetzt. Die Farbe hängt dabei vor allem von der Wellenlänge der Lichtteilchen (Photonen) ab. Somit erscheint ein Feuerwerk zwar durchaus als Magie. Jedoch ist es alles andere als übernatürlicher Hokuspokus.

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