آتش بازی و رنگ های مختلف آتش بازی

مقدمه

آیا تا به حال آتش بازی ها را تماشا کرده اید؟ چگونه این رنگ های جذاب قرمز، زرد، آبی، بنفش، سبز و … به وجود می آیند؟ رنگ یا رنگ هایی که این آتش بازی ها تولید می کنند به مواد شیمیایی ایجاد کننده ی رنگی که در آنها استفاده می شود وابسته است. این مواد شیمیایی فلزات مختلفی هستند که در زمان آتش بازی رنگ های زیبا تولید می کنند. فلزات مختلف رنگ های متفاوت و خاصی ایجاد می کنند. در این فعالیت علمی شما چند فلز در منزل می سوزانید تا در مورد رنگ هایی که تولید می کنند تحقیق کنید. با این کار می توانید از این پس در مورد دلیل ایجاد رنگ ها در آتش بازی ها برای دوستان و افراد خانواده ی خود توضیح دهید.

 

پیش زمینه:

اخترشناسان می توانند با توجه به اینکه هر ستاره چه نوری از خود ساتع می کند، به ترکیبات سازنده ی ستاره های دوردست (یعنی ترکیب اتمی آنها) پی ببرند. در این فعالیت علمی شما کاری مشابه را با بررسی رنگ شعله های مواد شیمیایی مختلف در حال سوختن انجام خواهید داد. اما چرا این رنگ ها در اثر سوختن تولید می شود؟ دلیل به اتم ها و انرژی مربوط می شود.

همه ی مواد از اتم ساخته شده اند. اتم ها دارای هسته هایی احاطه شده توسط الکترون ها هستند. الکترون ها در حرکت خود به دور هسته مقادیر مشخصی انرژی به نام سطوح انرژی دارند. اگر الکترون ها انرژی بیشتری دریافت کنند، از سطح انرژی خود به سطح انرژی بالاتر (پله های بالاتر) می روند. به همین ترتیب اگر الکترون ها انرژی از دست بدهند به سطوح انرژی پایین تر می روند. انرژی از دست رفته می تواند به شکل گرما یا نور (فوتون) منتقل شود. مقدار دقیق انرژی از دست رفته نوع نوری که ساتع می شود را تعیین می کند و در نتیجه در آتش بازی  ما نور را در رنگ های مختلف می بینیم.

 

 مواد و وسایل مورد نیاز :

یک بزرگتر برای کمک
نمک آشپزخانه (نام شیمیایی آن سدیم کلرید است)
یک کیسه ی پلاستیکی کوچک
شش عدد سیخ کباب چوبی کوچک
چسب سفید
سولفات مس (این ماده در مغازه های آکواریوم فروشی برای از بین بردن جلبک ها در دسترس است. دقت کنید که این ماده باید خالص و به صورت پودر یا قطعات کوچک کریستالی باشد.)
کبریت یا فندک
شمع (شمعی را انتخاب کنید که بتوانید آن را روی یک سطح به شکل ایستاده بگذارید. اگر شمع مورد نظرتان این قابلیت را ندارد، از یک جاشمعی برای نگه داشتن آن استفاده کنید.)

یک سطح در فضای باز (جایی که بتوانید پس از تاریک شدن هوا در آن به راحتی شمع را روشن کنید. دقت کنید که این محل حتماً در معرض جریان هوای مناسب باشد.)
یک ظرف حاوی آب
دستکش یک بار مصرف (برای کار با سولفات مس حتماً باید از دستکش استفاده کنید.)

داشتن عینک ایمنی توصیه می شود.
چراغ قوه (اختیاری

 

آماده سازی:

مقدار کمی نمک آشپزخانه (در حدود یک قاشق غذاخوری) داخل کیسه ی پلاستیکی بریزید.

در حدود یک اینچ از سر سیخ کباب را با یک لایه ی نازک از چسب آغشته کنید. مقداری بسیار کم چسب کافی است.

سر چسب زده ی سیخ کباب را داخل کیسه ی حاوی نمک ببرید. سیخ را در داخل کیسه به جلو و عقب بچرخانید تا تمام قسمت چسب دار از نمک پوشیده شود. سپس سیخ کباب را در جایی بگذارید تا سر آن خشک شود. همین کار را با دو سیخ کباب دیگر نیز انجام دهید تا در نهایت سه سیخ با سر پوشیده شده از نمک داشته باشید.

حال از یک بزرگتر بخواهید سر سه سیخ کباب دیگر را به سولفات مس آغشته کند. تمام اقدامات ایمنی در مورد کار با سولفات مس را که روی بسته ی آن نوشته است رعایت کنید. مراقب باشید که هیچ کس گرد سولفات مس را استنشاق نکند و همچنین این ماده با پوست بدن و صورت هیچ کس تماس نداشته باشد. برای ایمنی بیشتر در کار با سولفات مس، از دستکش و عینک ایمنی استفاده کنید. اگر از دستکش استفاده نمی کنید، به هیچ وجه مستقیم به سولفات مس دست نزنید. حال یک اینچ از سر سیخ کباب را با لایه ای نازک از چسب بپوشانید و سپس آن را داخل کیسه ی حاوی سولفات مس آبی رنگ ببرید. آن را به خوبی به عقب و جلو بچرخانید تا تمام قسمت چسب دار به سولفات مس آغشته شود. این کار را با دو سیخ کباب دیگر نیز انجام دهید تا در نهایت سه سیخ پوشیده شده از سولفات مس داشته باشید.

اجازه دهید شش سیخ به طور کامل خشک شوند. برای خشک شدن کامل ممکن است حدود نیم ساعت زمان لازم باشد.

برای سوزاندن این سیخ های کباب لازم است که حتماً در فضای باز باشید. همچنین دقت کنید که در حین سوختن سیخ ها دود حاصل از سوختن سولفات مس را تنفس نکنید.

در هنگام سوزاندن این سیخ ها و کار با مس سولفات حضور و نظارت یک بزرگتر الزامی است.

روش کار:

زمانی که هوا تاریک است شمع، کبریت و سیخ های آماده ی خود را به فضای باز در جایی برید که بتوانید به راحتی شمع را روشن کنید. مطمئن شوید که جریان هوا در آن محل مناسب است و در طول انجام آزمایش در خلاف جهت باد در کنار شعله بایستید. (تا به این ترتیب نسیم، دود حاصل از سوختن سیخ ها را از شما دور کند.) همچنین برای احتیاط یک ظرف آب همراه خود داشته باشید.

از یک بزرگتر بخواهید شمع را روشن کند.

هنگامی که شمع به خوبی در حال سوختن است و در حالی که در خلاف جهت وزش شعله ایستاده اید، یکی از سیخ های آماده را بردارید و سر آغشته به ماده ی شیمیایی آن را داخل شعله نگه دارید. دقت کنید که به هیچ وجه دود حاصل از سوختن سیخ را استنشاق نکنید. شعله ی سوختن این ماده چه رنگی است؟ رنگ آن چه تفاوتی با رنگ شعله ی شمع در حالت عادی دارد؟ برای دیدن رنگ شعله می توانید شعله ی شمع را در حین سوختن سیخ نگاه کنید و یا می توانید به جای آن زمانی که ماده ی شیمیایی سر سیخ آتش می گیرد آن را از روی شمع دور کنید و سپس به شعله ی سر سیخ نگاه کنید

ممکن است پس از چند لحظه باقی سیخ نیز آتش بگیرد. در این صورت به سرعت آن را داخل ظرف آب ببرید تا خاموش شود.

همین روند را در مورد پنج سیخ دیگر نیز انجام دهید. (برای تشخیص اینکه کدام ماده ی شیمیایی را می سوزانید، دقت کنید که سر سیخ های آغشته به سدیم کلرید (نمک خوراکی) سفید و سر سیخ های آغشته به سولفات مس آبی هستند.) شعله ی سوختن سدیم کلرید چه رنگی است؟ مس سولفات با چه رنگی می سوزد؟

آزمایش تکمیلی:

می توانید در این فعالیت علمی فلزات دیگری را برای تولید رنگ شعله های متفاوت بسوزانید. برای این کار همیشه تمام نکات ایمنی لازم برای کار با مواد شیمیایی مختلف و آتش بازی رعایت کنید. فلزات دیگر در هنگام سوختن چه رنگ هایی ایجاد می کنند؟

 

مشاهده و نتیجه گیری:

آیا سر سیخ آغشته به سدیم کلرید با رنگ شعله ی زرد-نارنجی و سر سیخ آغشته به سولفات مس با رنگ شعله ی سبز متمایل به آبی می سوزد؟
یک شعله به طور معمول با رنگ زرد-نارنجی و کمی رنگ آبی در قسمت پایین شعله می سوزد. در هنگام سوختن سر سیخ آغشته به سدیم کلرید باید مشاهده کنید که شعله به رنگ خالص زرد-نارنجی (بدون رنگ آبی در پایین شعله) درمی آید. دلیل آن است که فلز سدیم در هنگام سوختن نور شدید زرد-نارنجی از خود ساتع می کند. در هنگام سوختن سر سیخ آغشته به سولفات مس باید مشاهده کنید که شعله به رنگ آبی-سبز درمی آید. دلیل آن است که فلز مس در هنگام سوختن نور آبی-سبز از خود ساتع می کند.
اگر الکترون های یک اتم انرژی از دست بدهند به سطوح انرژی پایین تر منتقل می شوند و انرژی از دست داده شده می تواند به شکل نور از اتم ساتع شود. اتم ها یا عناصر مختلف دارای فواصل خاص بین سطوح انرژی خود هستند؛ به همین دلیل در حین سوختن با از دست دادن انرژی، نور با رنگ های متفاوتی تولید می کنند.

 

تمیز کردن:

بعد از تمام شدن فعالیت حتماً شعله ی شمع و سیخ ها را خاموش کنید. پس از خاموش کردن کامل شعله ی سیخ ها (با فرو بردن آنها در ظرف آب) می توانید آنها را در سطل زباله بیندازید.

 

 

مرتبط: آزمایش آب و آتش