Wie Chemie-Cocktails den Himmel verzaubern

Feuerwerk am Nachthimmel

Was in der Pyrotechnik steckt

Wie Chemie-Cocktails den Himmel verzaubern

Von Andreas Sträter

Das neue Jahr beginnt in den Farben des Regenbogens. Doch wie kommt die Farbe ins Feuerwerk? Was steckt eigentlich in Silvesterrakten? Und wie funktionieren die Knallkörper? Ein Blick in die chemische Trick-Kiste der Pyrotechniker.

Noch ein paar Tage, dann ist Silvester. Schon am Dienstag (29.12.2015) beginnt der Verkauf von Feuerwerkskörpern in Deutschland. Wenige Käufer wissen wohl genauer, was eigentlich in den bunten Raketen steckt. Fünf Fragen und Antworten rund um die "Raketen-Wissenschaft" zum Jahreswechsel.

Welche chemischen Stoffe befinden sich in Silvesterraketen?

Der explosive Teil des Feuerwerks bestehe grundsätzlich aus einer Mischung eines Brennstoffs und eines so genannten Oxidationsmittels, das als Sauerstoffquelle diene, erläutert Professor Paul Kögerler vom Institut für anorganische Chemie der RWTH Aachen. Die nach der Zündung freiwerdende Energie entstamme einer chemischen Reaktion, einer sogenannten Redoxreaktion. "Diese stellt eine Verbrennung dar, wobei der nötige Sauerstoff aber nicht aus der Luft kommt, sondern vom Oxidationsmittel beigesteuert wird", erklärt Kögerler dem WDR.

Weil Oxidationsmittel und Brennstoff gut durchmischt seien, könne innerhalb kurzer Zeit viel Energie in Form von Hitze und Licht freigesetzt werden. Dabei entstehe eine Druckwelle, die dann als Knall wahrgenommen werde, so Kögerler. Die bekannteste dieser Mischungen sei Schwarzpulver mit Salpeter als Oxidationsmittel und Schwefel und Holzkohle als Brennstoff. Andere mögliche Brennstoffe seien Harze wie Schellack oder Grafit. Außerdem können verschiedene Metallpulver wie Magnesium, Aluminium oder Titan zugesetzt werden, die Funkeneffekte erzeugen.

Wie funktioniert das Feuerwerk?

Ein Kunde schiebt in einem Kaufhaus in Duesseldorf einen Einkaufswagen mit Silvesterraketen.

Noch liegen die Effekte im Einkaufswagen.

"Beim Zünden einer Rakete wird zuerst ein Treibsatz aus Schwarzpulver in Brand gesetzt, dessen nach unten gerichtete Gasentwicklung beschleunigt die Rakete und lässt sie nach dem Rückstoßprinzip abheben", erklärt der Aachener Professor Kögerler. Nach ein bis drei Sekunden erfolgt die Überzündung zum eigentlichen Effekt. Dabei wird die Effekthülse zerlegt und es kommt zur Explosion, so dass die Ladungen verteilt und entzündet werden. Hier sind Mischungen aus Oxidationsmitteln und Brennstoff zumeist mit Bindemitteln auf Raps- oder Senfkörner aufgebracht. Die kleinen Kugeln verbrennen in der Luft und verursachen die bekannten Farb- und Funkeneffekte.

Wie kommt die Farbe in das Silvester-Feuerwerk?

Die Farbe wird durch Zusatz von Metallverbindungen erzeugt. In der Regel würden hierfür Salze eingesetzt, erläutert Chemiker Oliver Janka von der Universität Münster. Je nach verwendetem Element werde eine spezifische Farbe erzeugt. So erzeugen Lithium- oder Strontiumsalze Rot, Calciumsalze Orange-Rot, Natriumsalz Orange und Bariumsalze Grün. Aus mehreren Farben lassen sich auch neue Farben zusammenmischen.

Wie kann Feuerwerk in der Luft Formen annehmen?

Feuerwerk am Nachthimmel

Farben und Formen am Himmel

Mit professionellem Feuerwerk lassen sich Formen wie zum Beispiel Smileys in den Himmel zeichnen. "Hierfür werden statt Raketen Kugelbomben verwendet, die aus Rohren abgeschossen werden", erläutert Professor Kögerler von der RWTH Aachen. Im Prinzip funktionieren sie ähnlich wie Raketen. Mithilfe einer Schwarzpulverladung wird die Kugel aus stabiler Pappe in den Himmel geschossen, wo eine Zerlegungsladung im Zentrum der Kugel explodiert und die Effektladungen entzündet und verteilt. "Diese Effektladungen sind innerhalb der Kugelbombe so angeordnet, dass das Bild schon vorgezeichnet ist", sagt Kögerler. Die teils unterschiedlich starken Effektladungen werden kreisförmig nach außen geschleudert, um so das gewünschte Bild am Himmel zu erzeugen.

Wie hoch sind die Temperaturen beim Abbrennen des Feuerwerks?

Besucher brennen  auf einem Abbrennplatz  Feuerwerk ab

Bis zu 3.000 Grad Celsius heiß kann es beim Abbrennen werden.

Die erreichten Temperaturen hängen von den verwendeten Mischungen ab. Verwendet man organische, also auf Kohlenstoff basierende Brennstoffe wie Holzkohle im Schwarzpulver oder Schellack, erreichen die Mischungen eine Temperatur von bis zu 2.200 Grad Celsius, erklärt Professor Kögerler. Kommen Metalle wie Magnesium oder Titan ins Spiel, können Temperaturen von bis zu 3.000 Grad Celsius erreicht werden.

Stand: 28.12.2015, 06:00