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Die Pyrotechnik 2012

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Die Pyrotechnik

Jahresarbeit 2011/2012

Sören Gundlach

Jahrgang 012

Freiherr-Vom-Stein-Schule

Fach: Chemie

Fachlehrer: Herr Möller-Linke

Walburg, den 15.04.2012


2

"Das Publikum beklatscht

ein Feuerwerk, aber keinen

Sonnenaufgang!"

Friedrich Hebbel, 18.03.1823 -13.12.1863

Deutscher Dichter


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Inhaltsverzeichnis

1.Glossar............................................................................................................................4

2.Vorwort...........................................................................................................................5

3.Geschichte der Pyrotechnik............................................................................................6

4. Arten von Feuerwerken.................................................................................................8

5.Schwarzpulver................................................................................................................9

5.1 Energiegehalt.................................................................................................10

5.2 Reaktion.........................................................................................................12

5.3 Zündschnur....................................................................................................18

5.4 in Feuerwerksraketen und Knallkörpern.......................................................20

6. Farb- und Geräuscheffekte..........................................................................................21

7. Gefahren -und Verletzungspotential, Feinstaubbelastung durch Feuerwerke.............24

7.1 Gefahren- und Verletzungspotential durch unsachgemäße Anwendung......24

7.2 Feinstaubbelastung durch Feuerwerke..........................................................24

8. Nachwort.....................................................................................................................25

9. Literaturverzeichnis.....................................................................................................27

10. Quellenangaben.........................................................................................................27

11. Anhang.......................................................................................................................30


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1. Glossar

Bombenkalorimeter: Ein Bombenkalorimeter dient zur Bestimmung des Brennwertes

eines Stoffes unter Sauerstoffatmosphäre und hohem Druck. Es wird in einen mit

temperiertem Wasser gefüllten Stahlcontainer eine Bombe eingelassen, in der eine

Sauerstoffatmosphäre unter einem Druck von 20-30 bar herrscht. Der zu bestimmende

Stoff befindet sich in einem Tiegel innerhalb der Bombe und wird dann entzündet und

verbrannt.1

Enthalpie: Chemische Reaktionen laufen oft in offenen Systemen bei konstantem Druck

ab. Dort wird dann Volumenarbeit geleistet. Diese entsteht aus Volumenänderungen bei

konstantem Druck. Die Differenz zweier Energieterme, also durch innere Energie und

das Produkt aus Druck und Volumen wird als Qp bestimmt. Solch ein Energieterm wird

als Enthalpie bezeichnet.2

Qp = H2 -H1 =∆H

Powerindex: Der Powerindex lässt sich aus dem Produkt aus Wärmemenge und

Gasvolumen des zu beschreibenden Stoffes im Verhältnis zum Produkt aus

Wärmemenge und Gasvolumen der Pikrinsäure bestimmen.3

Detonation: Eine Detonation ist eine unter extrem rascher Energiefreisetzung

ablaufende Reaktion, entweder von explosiven Gasgemischen oder brisanten

Explosivstoffen (chem. Reaktion) oder von Kernspaltstoffen (nukleare Reaktion). Sie

pflanzt sich infolge eines plötzlichen Druckanstieges unter Knallentwicklung mit

wesentlich höherer Geschwindigkeit als die Explosion fort und hat zerstörende

Wirkung.4

1 wikipedia.org: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Online in Internet: URL:

http://de.wikipedia.org/wiki/Bombenkalorimeter [Stand 13.4.2012] 2 Klett Verlag: Innere Energie und Enthalpie, in: Elemente Chemie II Gesamtband, hrsg. von u.a. Eisner,

Werner und Gietz, Paul , Stuttgart, 2000, S.109 3 Zilles, Philipp: Zitieren von Quellen im Internet. 26.02.2002. Online in Internet: URL:

http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf [Stand 3.3.2012] 4 dtv-Lexikon: Detonation, in: dtv-Lexikon Band 4, hrsg. von Deutscher Taschenbuch Verl ag, Mannheim,

München, 1990, S.83


5

Treibsatz: Ein Treibsatz ist ein fertig gestellter Antrieb für Modellraketen. Er besteht

aus Treibladung, Verzögerungsladung und Ausstoßladung. Schwarzpulver dient meist

als Treibstoff.5

Zerlegerladung: Eine Zerlegerladung wird durch in Feuerwerkskörpern enthaltene

Verzögerung am Zenit (Höhepunkt) der Flugbahn von Bombetten, Bomben und

Raketen gezündet und lässt diese explodieren.6

2. Vorwort

Welche Assoziation springt mir als erstes bei dem Wort Pyrotechnik ins Gedächtnis?

Es ist Sylvester. Jedes Jahr wird am 31. Dezember, dem letzten Tag des Jahres, um

Mitternacht von jedermann Feuerwerk zur Begrüßung des Neujahrs gezündet. Seien es

Knaller, Heuler, Raketen, Batteriefeuerwerke oder andere Leucht- und Knallsätze, die

das neue Jahr begrüßen. Dabei lassen viele von ihnen den Nachthimmel zu einem mit

samt leuchtenden Tiefrot und anderen Farben wie Kobaltblau erstrahlen.7

Auch in Airbags, Munition, Gurtstraffern und Notsignalpistolen etc. wird Pyrotechnik

verwendet. Es geht im Grunde darum, viel Energie in möglichst geringer Zeit frei zu

setzen.

Ich möchte mich in meiner Jahresarbeit allerdings mit dem Feuerwerk, "der Kunst der

Verschwendung", auseinandersetzen.

Wie entsteht nun dieses Lichtermeer? Durch welche chemischen Bestandteile entsteht

es, und warum macht man überhaupt Feuerwerk, da es ja im Prinzip nutzlos ist, also

eigentlich nur eine Verschwendung darstellt?

Diese "Verschwendung" ging vor Allem aus dem Gebrauch des Schwarzpulvers hervor.

Schwarzpulver wird diesbezüglich eine große Rolle in meiner Jahresarbeit spielen. Wie

setzt es sich zusammen und in wie fern gebraucht man es? Welche Diskrepanzen, wie

z.B. die Feinstaubentwicklung können daraus entstehen?

5 wikipedia.org: o.J., http://de.wikipedia.org/wiki/Treibsatz_%28Modellrakete%29

6 Feuerwerk.net: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Onl ine in Internet: URL:

http://www.feuerwerk.net/wiki/Zerl egerladung [Stand 14.4.12] 7 Kohler, Georg: Der große Augenblick und seine Spuren, in: Die schöne Kunst der Verschwendung, hrsg.

von: u.a. Kohler, Georg und Keller, Dominik, Zürich und München 1988, S.7 ff.


6

Zudem ist der Gebrauch von Feuerwerk nicht ungefährlich. Jedes Jahr verletzten sich

Menschen bei dem vor allem Dingen unsachgemäßen Gebrauch von

Feuerwerkskörpern. Selbstgebaute Sprengkörper beinhalten sogar ein sehr hohes

Gefahrenpotential. (Falsch kalkulierte Abmessungen bei der Herstellung oder falsches

Verhalten der Verbraucher führen zu Unfällen.). Ein verantwortungsvolles und

sachgemäßes Handeln mit Feuerwerkskörpern ist also unabdingbar. Meiner Meinung

nach sollte dies im Schulunterricht häufiger angesprochen werden. Beispielsweise

könnte man kleine Schülerversuche im Unterricht durchführen, damit zuhause keine

größeren Unfälle passieren.8 Die chemischen und physikalischen Vorgänge werden den

Schülern näher gebracht, vor Allem in pyrotechnischen Versuchen wie bspw. bei der

Herstellung einer Wunderkerze. Damit kann die Einschätzungskraft geschult werden

und Unfälle werden vermieden.

Im Nachfolgenden werde ich mich mit den Mischverhältnissen der Chemikalien

auseinandersetzen. Auch kleine Mengen erzeugen schon Licht und Rauch!9

3. Geschichte der Pyrotechnik

Im fünften Jahrhundert nach Christus wurde das erste bekannte pyrotechnische

Gemisch, welches aus Pech und Schwefel bestand, entdeckt. Daraufhin wurde im 7.

Jahrhundert das Griechische Feuer (Falbe) verwendet.10 Jedoch existieren keine

Dokumente, die dies bestätigen können. Somit kämen Araber und Griechen als Erfinder

in Frage, denn schon 670. n. Chr. soll ihnen das "Griechische Feuer" bekannt gewesen

sein. Dieses bestand aus einem Gemisch aus Salpeter, Ölen und Schwefel und wurde

ausschließlich für militärische Zwecke eingesetzt. Es galt auch als Vorläufer des

Schwarzpulvers.11

Marcus Graecus soll das Griechische Feuer und ein dem Schwarzpulver ähnliches

Gemisch im 8. Jahrhundert in seinem Buch "Liber ignium ad comburendos hostes"

erwähnt haben.12 Ab dem 9. Jahrhundert findet sich das wohl wichtigste pyrotechnische

Gemisch, das Schwarzpulver, in China unter dem Namen "huo yao" (Feuerdroge) und

8 Zilles, Philipp: 2002, http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf



11 Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Schwarzpulver

12 Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Schwarzpulver


7

gelangte sehr wahrscheinlich im 13. Jahrhundert über arabische Handelswege nach

Europa.13 Dies belegen auch die gesicherten Aufnahmen des englischen Mönchs Roger

Bacon. In seinem Werk "Opus Majus" (ca. 1267) beschreibt er ein Gemisch aus

Salpeter, Holzkohle und Schwefel. Dieses Gemisch habe er für die Verwendung in

Knallkörpern benutzt.

Auch der nicht belegbare Mythos von Berthold Schwarz,

einem Mann mit dem Namen Constantin Anklitzen, der einem

freiburgischen Franziskanerkloster unter dem Namen Berthold

beitritt und dann durch Experimentieren zufälligerweise

Schwarzpulver entdeckt und dadurch seinen Beinamen

Schwarz erhält, deckt die Aussage, dass das Schwarzpulver in

dem Zeitraum des 13. und 14. Jahrhundert nach Europa

gelangte. Schwarz habe um das Jahr 1380 mit dem

neuentdeckten Gemisch mit Feuerwaffen experimentiert.

Leider ist der Mythos nicht belegbar, da kurz vor der

Reformation alle Aufzeichnungen innerhalb des Klosters

zerstört wurden. Sicher jedoch war, dass Freiburg im 14. und

15. Jahrhundert ein Zentrum in der Entwicklung von

Feuerwaffen und der Ausbildung von Kanonieren war.14

Die Frage, wer nun das Schwarzpulver erfunden hat, ist schier unbeantwortbar, da viele

Quellen nicht belegbar sind. So könnte in Indien bereits schon vor China das

Schwarzpulver erfunden worden sein.

1379 feierte man den chronikalischen Anfang der europäischen Lustfeuerwerke. Es

wurden regelrechte Feuerdramen inszeniert, wie zum Beispiel in Vicenza an Pfingsten

1379. Man habe damals in Form einer "feurigen Taube" den "heiligen Geist" der

Schwarzpulverchemie auf ein erschrocken gebanntes Publikum herabgesenkt.15

13

Zilles, Philipp: 2002, http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf 14

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Schwarzpulver 15

Kohler, Die schöne Kunst der Verschwendung, S.8

Abb.1: Berthold Schwarz


8

Solche Kunstfeuerwerke entzückten viele Poeten und Philosophen, so auch den

deutschen Dichter Friedrich Hebbel, dessen Zitat die zweite Seite meiner Jahresarbeit

ziert. Vermutlich steigerte sich das Interesse am Feuerwerk mit der Entdeckung des

Schwarzpulvers, also grob im 14. Jahrhundert. Viele Werke, wie das erste deutsche

Feuerwerksbüchlein aus dem Jahr 1420, berichten v.a. über die Entwicklung und

Nutzung des Schwarzpulvers in Feuerwaffen für kriegerische Zwecke, aber auch von

der friedlichen Nutzung des Schwarzpulvers in der sog. "Kunstfeuerwerkerei". Die

militärische und zivile Nutzung des Schwarzpulvers laufen parallel zueinander. Die

Entwicklung der Einsatzbereiche des Schwarzpulvers werden dabei zu diesem

Zeitpunkt nicht getrennt.16 Im Zeitraum des 16. -bis 18. Jahrhunderts feierte die

Kunstfeuerwerkerei ihren Höhepunkt und im 19. Jahrhundert wurden erste farbige

Effekte mit in die Feuerwerke hineingearbeitet. Zudem wurde im 19. Jahrhundert nun

erstmals beruflich zwischen Lust- und Kriegsfeuerwerk unterschieden.17

Heutzutage nutzen wir die Pyrotechnik in vielen Bereichen. Zum Einen finden wir sie in

dem Sektor der Kunstfeuerwerkerei:

Allein im Jahr 2011 wurden in Deutschland 113 Millionen Euro für Raketen und Böller

ausgegeben.18 Auch in anderen Ländern war dies nicht anders und das forderte seine

Opfer. So wurden auf den Philippinen Sylvester 500 Menschen verletzt.19 Auch in

Fußballstadien und bei Privatpartys findet Feuerwerk seine Nutzung.

Zum Anderen findet die Pyrotechnik nützliche und im Leben hilfreiche praktische

Anwendung. So z.B. in Airbags und Notsignalpistolen.20

4. Arten von Feuerwerken

Feuerwerke sind durch Lichteffekte, Geräuscheffekte, Rauch und Nebel aufgebaut.

Diese Effekte werden beispielsweise bei Boden- und Höhenfeuerwerken verwendet.

16

Kohler, Die schöne Kunst der Verschwendung, S.8 17


zdf heute: Zitieren von Quellen im Internet. 29.12.2011. Onl ine in Internet: URL: http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-wollen-es-krachen-

lassen#/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-wollen-es-krachen-lassen [Stand 10.3.2012] 19

spiegel online: Zitieren von Quellen im Internet. 1.1.2012. Onl ine in Internet: URL: http://www.spiegel.de/panorama/0,1518,806568,00.html [Stand 10.3.2012] 20

Professor, Hübner, Eike: Zitieren von Quellen im Internet. 26.10.2011. Online in Internet: URL:

http://video.tu-clausthal.de/film/328.html [Stand 10.3.2012]


9

Boden- und Höhenfeuerwerke lassen sich insofern unterscheiden, da die Steighöhe der

Raketenschüsse sehr unterschiedlich ist. Höhenfeuerwerke sind im Prinzip alle

Feuerwerkskörper, deren Effektkörper in die Höhe geschossen werden, oder durch den

Eigenantrieb in den Himmel aufsteigen. Bodenfeuerwerke sind fest im Boden verankert.

Fontänen, Vulkane, Sonnen, Springbrunnen, Wasserfälle und Lichtbilder werden in

diese Kategorie der Feuerwerke eingeordnet.

Zudem gibt es noch Musikfeuerwerke. Diese werden zu einer bestimmten Musik

choreografiert und haben ihren Ursprung zur Zeit des Barocks. Heutzutage ist dies mit

Hilfe von Zündmaschinen wesentlich einfacher zu gestalten, da so schlaggenaue

Feuerwerke zum Takt möglich werden.

Darüber hinaus gibt es Seefeuerwerke, technische Feuerwerke wie z.B. Bühnen- bzw.

Theaterfeuerwerke, Feuershows, Filmspezialeffekte oder reine Illuminationen.21

5. Schwarzpulver

Schwarzpulver war der erste

Explosivstoff und wurde als

Schießpulver in Schusswaffen

verwendet.22 Je nach

Mischungsverhältnissen seiner

Bestandteile unterscheidet man

in Jagd-, Musketen-, und

Sprengpulver.23 Schwarzpulver

kann also u.a. auch als

Sprengmittel gebraucht werden.

Für Sprengarbeiten werden heute andere Explosivstoffe verwendet (TNT,

Plastiksprengstoff, Dynamit etc.). Heutzutage findet Schwarzpulver hauptsächlich

21

wikipedia.org: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Online in Internet: URL:

http://de.wikipedia.org/wiki/Feuerwerk#Arten_von_Feuerwerken 22

Dürholdt, Franz: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Online in Internet: URL: http://www.duerholdt.de/index.php?i d=1018 [Stand 25.3.10] 23

Dr. , Gelingsheim, Karl: Eine Anleitung für Dilettanten, in: Die moderne Kunstfeuerwerkerei, hrsg. von

Dr. Karl Gelingsheim, Stuttgart 1913, S. 47 ff.

Abb.2: Gekörntes Schwarzpulver


10

Anwendung in der Pyrotechnik.24 Dort wird es als Korn -oder Mehlpulver verwendet:

Es gibt hierbei unterschiedliche Formen, die zu unterschiedlichen Oberflächengrößen

des Pulvers führen. Dadurch entsteht ein unterschiedlich schneller Abbrand, was

wiederum zu anderer Gasfreisetzung und Reaktionszeiten führt. Die optimale

Zusammensetzung ist schon sehr früh bekannt gewesen. Sie ist wahrscheinlich durch

methodische Versuche optimiert und so hergeleitet wurden, wie man es heutzutage auch

noch nutzt. Hierbei finden wir die drei Hauptbestandteile des Schwarzpulvers. Es sind

Salpeter, Holzkohle und Schwefel.25 Typischerweise hat Schwarzpulver einen

Masseanteil von 75% an Salpeter, 15% an Holzkohle und 10% an Schwefel. Dies lässt

sich von den Masseanteilen des Schießpulvers ableiten. Es besteht aus 74% Salpeter,

15,6% Holzkohle und 10,4% Schwefel.26 Diese Werte können je nach Anwendungs-

und Einsatzbereich variieren. Deshalb muss der gesamte Bereich der drei brennbaren

Bestandteile als "Schwarzpulver" verstanden werden.

Für die Pyrotechnik bietet sich Schwarzpulver als optimaler Explosivstoff an, weil es

sich gegenüber Reibung und Druck relativ unempfindlich verhält. Bei relativ geringer

Gefahr kann es somit gut transportiert und gelagert werden. Der Gebrauch im privaten

Bereich ist im Vergleich zu anderen Hochexplosivstoffen daher relativ sicher. Deshalb

kann auch jeder Raketenliebhaber und "Pyromane" zur Zeit um Sylvester in den

Fachgeschäften jeweilige Artikel erwerben.27

Schwarzpulver darf zudem nur noch industriell produziert werden. Die private

Herstellung weist zu viele Gefahren auf. Dies belegen viele Unfälle!28

5.1 Energiegehalt von Schwarzpulver

Innerhalb einer chemischen Reaktion wird Energie frei gegeben. Bei konstantem Druck

nennt man sie Verbrennungsenthalpie.

Eine Verbrennungsenthalpie besteht aus der Änderung der inneren Energie bei

konstantem Druck und der geleisteten Druck-Volumen-Arbeit.

24

Dürholdt, Franz: o.J. ,http://www.duerholdt.de/index.php?i d=1018 [Stand 25.3.10] 25

Seel, Fri tz: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre hrsg. von Fritz Seel, 1988 26



Professor, Hübner, Eike: http://video.tu-clausthal.de/fi lm/328.html


11

Sie kann aber auch durch die freiwerdende Wärmemenge bei konstantem Volumen mit

der geleisteten Druck-Volumen-Arbeit gleichgesetzt werden.

Die bei der Verbrennung des Schwarzpulvers entstehende Wärmemenge und deren

Volumen kann mit einem Bombenkalorimeter gemessen werden.

Nach Informationen aus literarischen Quellen weichen die Angaben über die

Reaktionswärme und des freigewordenen Gasvolumens dabei stark ab. Nach "Von

Ellern" sei die freiwerdende Wärmemenge im Bereich von 2352- 3504J g-1 und das

Gasvolumen bei 198- 360 mL g-1. Diese Reaktionsenthalpie sei jedoch nur ein

schlechtes Maß zur Messung der Explosionskraft. Der sog. "Powerindex" ist dazu

besser geeignet. Nach diesem liegen die Werte von Schwarzpulver im Bereich von 17-

47%. Im Vergleich dazu haben Nitroglycerin (171%) und TNT (115%) eine deutlich

höhere Explosionskraft.

Diese Werte stehen zudem passend in Relation zur Detonationsgeschwindigkeit (m/s).

Schwarzpulver hat eine Detonationsgeschwindigkeit von 300- 500 m/s und

Sprenggelatine, welche aus Nitroglycerin und Kollodium besteht, eine

Detonationsgeschwindigkeit von 7700 m/s.29 Dies belegt noch einmal, dass

Schwarzpulver nicht der "beste" Sprengstoff z.B. bei Tunnelbauarbeiten ist.

29

Zilles, Philipp: 2002, http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf

Abb.3: Gepresstes Schwarzpulver als Treibsatz

dieses Raketensatzes


12

5.2 Reaktion

Welche Aufgaben erfüllen die drei Hauptbestandteile des Schwarzpulvers innerhalb

einer Reaktion?

Kaliumnitrat, also Salpeter, ist der Sauerstofflieferant. Holzkohle dient als Brennstoff

und Schwefel dient sowohl als Brennstoff, als auch als Senker der Zündtemperatur. Bei

10% Schwefel liegt diese bei 310°C und bei 0% Schwefel würde sie bei 400°C liegen.

Wie schon erwähnt, setzt sich Schwarzpulver annähernd optimal aus 75% Salpeter, 15%

Holzkohle und 10% Schwefel zusammen. Diese Werte beziehen sich auf das Volumen.

Auf das Gewicht bezogen hätte Holzkohle nur etwa 12%. In Molanteilen würde sich

Schwarzpulver folgendermaßen berechnen:

75g KNO3 12g C 10g S

Das wären somit 97g Schwarzpulver. In Mol ausgedrückt würden diese

0.74 Mol KNO3 1.0 Mol C 0.31 Mol S

enthalten.

Bei der Freisetzung der Wärmemenge und des Gasvolumens sind drastische

Unterschiede der Ergebnisse zu finden. Wie lässt sich dieses Phänomen erklären?

Im Jahr 1857 hat Bunsen mit seinem Schüler L.Schischkoff eine Abhandlung, die

"Chemische Theorie des Schießpulvers", veröffentlicht. Diese findet sich auch in den

Theorien über den Ablauf der Schwarzpulverreaktion Justus Liebigs wieder. 1882

waren sie in seinen Bänden 212 und 213 beschrieben. Es handelt sich hierbei um eine

Folge von Redox-Reaktionen30:

30

Seel, Fri tz: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre hrsg. von Fritz Seel,

1988


13

1.Vorgang (Oxidation): 16 KNO3 + 13 C + 5S → 3 K2CO3 + 5 K2SO4 +9 CO2 + CO + 8

N2

2.Vorgang (Reduktion): 4 K2SO4 + 7 C → K2CO3 + K2S2 + 5 CO2

An diesem Reaktionsablauf sind jedoch folgende Kritikpunkte aufzuweisen. Erstens

passt die schnelle Reaktion des Schwarzpulvers nicht zu der komplizierten Gleichung.

Zweitens teilt man heute eine Reaktion in bimolekulare Schritte, in sog. Reaktionen auf,

an denen nur zwei Moleküle beteiligt sind.

Liebig versuchte die einzelnen Schritte der vorhandenen Reaktionsgleichung aufzuteilen

und dann zu untersuchen. Bei der Aufteilung arbeitete Liebig nur mit zwei Molekülen

von den insgesamt drei Komponenten des Schwarzpulvers. Daraus resultierten Liebigs

folgende Ergebnisse:

I. Die Umsetzung von Kaliumnitrat und -nitrit mit Kohle:

2 KNO3 + C → 2KNO2 + CO2

2 KNO2 + 1,5 C → K2CO3 + N2 + 0,5 CO2

Bei der Erhitzung von Kaliumnitrat mit Kohlenstoff geschieht eine annähernd gleiche

Reaktion wie bei Schwarzpulver. Nur die Entzündungstemperatur liegt bei ca. 375°C.

Vor der Reaktion kann man Stickstoffdioxid nachweisen (NO2). Abschließend lässt sich

sagen, dass aus Kaliumnitrat Kaliumnitrit entsteht. Bei dem gleichen Versuch mit

Kaliumnitrit lässt sich beobachten, dass die Zündtemperatur geringer ist. Noch geringer

ist die Zündtemperatur von Kaliumhyponitrit (K2S2O2). Wenn man dies in den

Zusammenhang einordnet, lässt sich feststellen, dass Kaliumhyponitrit als

Hauptkomponente mit der Kohle reagiert.

K2S2O2 → K2O2 + N2

Darauf basierend kann die Reaktion von Nitrat und Nitrit mit Kohle auf schrittweise

Sauerstoffübertragung zurückgeführt werden. Aus weiteren Versuchen lässt sich


14

schlussfolgern, dass sich ein explosiver Feststoff bildet, der die plötzliche Reaktion

bewirkt. Dabei kommt die Verbindung von Kalium-diacetylendiolat (KOC≡COK) in

Frage. Dies ist denkbar, da das aus KNO entstehende Hyponitrit zur Bildung dieser

explosiven Verbindung führt.

II. Die Umsetzung von Nitrat und Nitrit mit Schwefel und Schwefelwasserstoff:

2 KNO3 + 1/8 S8 → K2SO4 + 2 NO

2 KNO2 + 1/4 S8 → K2S2O3 + N2O

Die Resultate der Reaktionen unterscheiden sich drastisch. Bei der Umsetzung von

Kaliumnirtat mit Schwefel entstehen Kaliumsulfat und Stickstoffmonoxyd. Bei der

Reaktion von Kaliumnitrit mit Schwefel entstehen wiederum Thiosulfat und

Distickstoffmonoxyd.31

Im Vergleich zu der Reaktion mit zusätzlichem Kaliumcarbonat laufen diese

Reaktionen verhältnismäßig harmlos ab. Das Gemisch mit Kaliumcarbonat lässt sich

zwar gefahrlos entzünden. Bei langsamem Erhitzen bis zum Schmelzpunkt kann das

Gemisch jedoch detonieren. Bei der Reaktion des Schwarzpulvers entsteht unter

anderem auch H2S . Hierfür werden Versuche mit Nitrat und Nitrit durchgeführt. Dabei

wurden stark differenzierbare Ergebnisse bei den jeweiligen Versuchen festgestellt.

Weitere Versuche haben die Produkte Lachgas (N2O), Ammoniak (NH3),

Ammoniumhydrogensulfid (NH4), Kaliumpolysulfid, Thiosulfat (K2S2O3) und

Kaliumsulfat (K2SO4) hervorgebracht.

III. Die Umsetzung von Schwefel mit Kohlen:

Erstens ist anzumerken, dass das Verhalten von Schwefel gegenüber Kohle nicht mit

Kohlenstoff zu verwechseln ist. Zum einen reagiert Graphit (annähernd reiner

Kohlenstoff) erst mit Schwefel oberhalb von 600°C zu Schwefelkohlenstoff.

31

Seel, Fri tz: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre hrsg. von Fritz Seel,

1988


15

Desweiteren beginnt bei der Verwendung von Buchen -und Erlenholzkohle bereits ab

250°C die Reaktion, wobei Schwefelwasserstoff (H2S) entsteht. Dieser entsteht

ebenfalls, wenn man aus fertigem Schwarzpulver das Kaliumnitrat entfernt. Dabei wird

deutlich, dass der Schwefel weniger mit dem Kohlenstoff reagiert, sondern stärker mit

dem gebundenen Wasserstoff.

IV. Reaktion der Kohle mit Wasser:

C + H2O → CO + H2 (Wassergasreaktion)

CO + 3 H2 → CH4 + H2O (Methansynthese)

Die Wichtigkeit des von der Kohle absorbierten Wassers ist häufig nicht

wahrgenommen worden. Der Wasserstoff und das Methan in der Pulvergasmischung

zeigen, dass die Wassergasreaktion abläuft, an die sich die Methansynthese anschließen

kann.

Das Schwarzpulver war jahrhundertelang Schieß-, Spreng- und Superkonzentrat

chemischer Energie. Diese wurde durch Menschenhand freigesetzt. Wie wäre die

Geschichte nun verlaufen, wenn der Mensch nicht diese Energie gehabt hätte, die sich

allein durch die richtige Lage eines Punktes in einem Dreieck bestimmen lässt?32

32

Seel , Fri tz: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre hrsg. von Fritz Seel,

1988

Abb. 4: Anwendungsabhängige Zusammensetzung

des Schwarzpulvers. Abb. verändert nach Shimizu (1976, S. 63).


16

Die folgende Tabelle zeigt die einzelnen Teilvorgänge der Schwarzpulver-Global-Reaktion33:

Tabelle 1:

Ausgangsstoffe (Edukte)

f Edukte Produkte ∆H°[kJ/mol]

Nitrat + Kohle 64x KNO3 + C → KNO2 + CO +787 Nitrat + Schwefel 1x 2 KNO3 + S → K2SO4 + 2 NO -268

Nitrit + Kohle 4x KNO2 +3 C → KCN + 2 CO +147 Nitrit + Kohlenmonoxid

18x 2 KNO2 + CO → K2CO3 + 2NO -2059

Nitrit +Schwefel 32x KNO2 + S → KSNO2 0

A 11x 2 KSNO2 → K2S2O3 + N2O -3533 B 2x 2KSNO2 → K2S2 + 2 NO2 +738

B 4x KNO2 +NO2 → KNO3 + NO -264

G 6x KNO2 + K2S2O3 → K2SO3 + KSNO2 +161 G 3x 2 KSNO2 → K2S2O3 +N2O -963

G 6x KNO3 +K2SO3 → K2SO4 +KNO2 -1168 Cyanid + Schwefel G 4x KCN + S → KSCN -364

Wasser 1x 2 KSCN + 6 H2O → K2CO3 + (NH4)2CO3 + 2 H2S

-51

13x C + H2O → H2 + CO -1703

Gasphasen 14x N2O + CO → N2 + CO -5106 42x NO + CO → 1/2 N2 + CO2 -15691

3x 3 H2 + CO → CH4 + H2O -618

= -31458

Wie bereits in den vorherigen Punkten aufgegriffen, ist die Reaktion des

Schwarzpulvers schwer zu definieren. Nach M. S. Russel lautet die Reaktionsgleichung

für ein Gemisch aus 75,7% Kaliumnitrat, 11,7% Kohlepulver, 9,7% Schwefel und 2,9%

Feuchtigkeit so34:

74 KNO3 + 96 C + 30 S + 16 H2O → 35 N2 + 56 CO2 + 14 CO + 3 CH4 + 2 H2S + 4 H2 + 19 K2CO3 + 7

K2SO4 + 8 K2S2O3 + 2 K2S + 2 KSCN + (NH4)2CO3 + C + S

(M. S. Russel, The Chemistry of fireworks, 2000)

33

Seel , Fri tz: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre hrsg. von Fritz Seel, 1988 34

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Schwarzpulver


17

Bei der Verbrennung von Schwarzpulver laufen viele komplexe Reaktionen ab. Die

wichtigsten Reaktion sind:

Hauptgleichungen35:

S + 2 KNO3 → K2SO4 + 2 NO

3 C + 2KNO3 → K2CO3 + N2 + CO2 + CO

Das bei der Schwarzpulverreaktion entstandene Kaliumnitrit bildet mit Schwefel unter

anderem Distickstoffoxid.

Explosionsreaktionen36:

N2O + CO → N2 + CO2

NO + CO → 1/2 N2 + CO2

Weitere Produkte aus 1kg Schwarzpulver bei Normbedingungen, sprich

Raumtemperatur bei normalem Atmosphärendruck, sind ca. 350 l Gas.37 Bei

Normaldruck und Verbrennungstemperatur, also ca. 1500°C, entstehen 2300l Gas.

Darunter sind 710 l N2, 1130 l CO2, 280 l CO, 60 l CH4, 40 l H2S und 80 l H2. Zudem

entstehen 0,6 kg Rauch, welcher aus 290 g K2CO3, 110 g K2SO4, 125 g K2S2O3, 30 g

K2S2, 30 g KSCN und 15 g (NH4)2CO3 besteht.38

35

Hagen, Thomas: Zitieren von Quellen im Internet. Wintersemester 2001/2002. Online in Internet: URL: http://daten.didaktikchemie.uni -bayreuth.de/umat/feuerwerk/feuerwerk.htm#2.3 [S tand 5.4.2012] 36

Hagen, Thomas: 2001/2002, http://daten.didaktikchemie.uni -bayreuth.de/umat/feuerwerk/feuerwerk.htm#2.3 37

Professor, Hübner, Eike: http://video.tu-clausthal.de/fi lm/328.html 38

Hagen, Thomas: 2001/2002, http://daten.didaktikchemie.uni -

bayreuth.de/umat/feuerwerk/feuerwerk.htm#2.3


18

5.3 Zündschnüre

Es gibt verschiedene Arten von Zündschnüren.(z.B. Anzündlitze, Plastic Igniter Cord

(PIC), Stoppinen, Zündbänder etc.). Ich möchte in meiner Jahresarbeit aber

schwerpunktartig auf die Stoppinen und Zündbänder eingehen.

Stoppinen bestehen aus einem Baumwoll- oder Jutegewebe. Dieses wird bei der

Herstellung in eine gesättigte Kaliumnitrat-Lösung getränkt und anschließend mit

Schwarzpulverbrei beschichtet und dann getrocknet.39 Die nun hergestellte Stoppine

dient als Vermittler des Feuers, um lokal getrennte Feuerwerkskörper zu entzünden.40

Sie ist sehr funken- und flammenempfindlich.41

Nach Entzündung läuft das Feuer normalerweise langsam. Ist es in einer Papierröhre

eingeschlossen, jedoch rasch!42

Ohne Röhre brennt eine Stoppine relativ langsam, d.h. sie benötigt ca. 40 Sekunden pro

Meter. In einer Röhre kann die Verbrennungsgeschwindigkeit jedoch bis zu 10 Meter

pro Sekunde betragen, da die entstehenden Funken die Verbrennungsgeschwindigkeit

durch Verbrennungsgase vorantreiben.43

39

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Matchtape 40

Dr., Gelingsheim, Karl: Die moderne Kunstfeuerwerkerei hrsg. von Dr. Karl Gelingsheim, 1913 41

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Matchtape 42

Dr., Gelingsheim, Karl: Die moderne Kunstfeuerwerkerei hrsg. von Dr. Karl Gelingsheim, 1913 43

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Matchtape

Abb.5: Schwarzpulver- Stoppinen Abb.6: Gedeckte Stoppinen


19

Zündbänder bzw. Matchtapes brennen vergleichsweise schneller als Stoppinen. Zudem

läuft der Verbrennungsvorgang verzögerungsfrei ab, was das Ganze komfortabler

gestaltet. Sie werden beispielsweise bei dem Verleiten von Lichtbildern benutzt. Sie

bestehen aus einem breiten, oft durchsichtigem Klebeband mit Längsspur aus feinem

gekörntem Schwarzpulver.44

Zudem gibt es noch Anzündlitze, Plastic Igniter Cord (PIC), Visco, Chinazündschnüre,

Zeitzündschnüre und Pyroschnüre, die andere Verwendung finden.

44

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Matchtape

Abb.7: Zündband


20

5.4 Schwarzpulver in Feuerwerksraketen und Knallkörpern

Schwarzpulver ist der Hauptbestandteil in Feuerwerksraketen, Feuerwerksbomben und

Knallkörpern. Ich möchte hier speziell über diese Raketen und Knallkörper sprechen.

Raketen besitzen einen Treibsatz und eine Zerlegerladung.45 Der Treibsatz besteht aus

gepresstem Schwarzpulver oder Pyrodex. Er muss absolut frei von Rissen sein,

ansonsten wäre die Explosionsgefahr beim Entzünden zu hoch. Der Treibsatz hat die

Funktion des Antriebs der Rakete.46

Die Zerlegerladung ist im Effektkopf und besteht auch aus Schwarzpulver. Ein

Verzögerungszünder verbindet den Treibsatz mit der Zerlegerladung und dient dazu,

dass der Effektkopf erst dann explodiert, wenn die Rakete an ihrem höchsten Punkt ist.

Solche Exemplare gibt es in Größenbereichen der zentimetergroßen bis zu mehreren

Meter großen Raketen.47

Die "Seelenbrennerrakete" ist ein Typ, der

Treibsatz und Zerlegerladung aufweist. Die

"Schüttrakete" beispielsweise funktioniert

anders.

Innerhalb des Treibsatzes ist ein Hohlraum.

Dieser wird auch Seele genannt. Er bietet

eine große Abbrandoberfläche, die der

Rakete einen starken Anfangsschub verleiht.

Während des Abbrennens des Treibsatzes

stabilisiert sich die Rakete durch den

Anfangsschub für die ersten Sekunden.

Dann nimmt der Schub ab, bis der

Pulverpressling am oberen Ende des

Treibsatzes durchbrennt. Dieses

45



Zilles, Philipp: 2002, http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf

Abb.8: Seelenbrennerrakete


21

Durchbrennen entzündet dann auch die Zerlegerladung, die wiederum die Leuchtsterne

entzündet und den Effektkopf zerreißt. Durch die Wucht der Explosion werden die

Leuchtsterne auseinander geschleudert.48

"Knallkörper" ist ein Sammelbegriff für verschiedene Feuerwerkskörper, die einen

Knall als Effekt erzeugen.49 Meist sind es Zylinder, die aus Papier bestehen. Die Enden

sind mit Tonerde bzw. mit Papier verschlossen.50

Innerhalb des Zylinders befindet sich ein gepulverter pyrotechnischer Satz.51 Durch ein

Ende führt eine Zündschnur, meist eine Stoppine, da sie langsamer abbrennt.52 Nach der

Entzündung findet ein Druckanstieg des Gases innerhalb des Knallkörpers statt, der ihn

letztendlich auch zerreißt. Die Druckentlastung erzeugt schließlich den Knall. Je höher

der Druck innerhalb des Knallkörpes ist, desto lauter ist auch der Knall. Um mehr

Druck innerhalb eines Knallkörpers aufzubauen, braucht man also stabilere Hülsen, die

mehr Druck aushalten können. In anderen Ländern gibt es Knallkörper, die mit

Blitzknall-Sätzen gefüllt sind. Diese erzeugen auch ohne stabile Hülse einen sehr lauten

Knalleffekt.53

6. Farb- und Geräuscheffekte

An den Blitzknallsatz möchte ich nun anknüpfen. Er besteht aus Kaliumperchlorat und

sehr feinem Aluminiumpulver als Effekt- oder Zerlegerladung. Der Blitzknallsatz

verbrennt mit hoher Temperatur bei einer sehr hoher Reaktionsgeschwindigkeit. Hier

reicht schon eine nur einseitig verdämmte Papphülse, die trotz geringer Verdämmung

von der Perchlorat-Aluminium-Mischung mit einem hellen Blitz und einem lauten

Knall zerrissen wird. Dies ist allerdings sehr gefährlich und kann zu schweren

Verletzungen führen.54 Um den gleichen Effekt zu erreichen, müsste Schwarzpulver in

Gegensatz dazu sehr stark verdämmt werden.

48

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Rakete 49

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Knallkörper 50





Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Blitzknall


22

Typischerweise wird ein Mischverhältnis von 70% Kaliumperchlorat zu 30%

Aluminium gewählt. Kaliumperchlorat ist das Oxidationsmittel und Aluminium der

Brennstoff. Folgende Reaktionsgleichung könnte dies bei Vernachlässigung der

Temperaturen darstellen:

3 KClO4 + 8 AL → 3 KCl + 4 Al2O3

Bei einem Mischverhältnis von 70% Kaliumperchlorat und 30% Aluminium würde sich

die Reaktionsgleichung etwa so darstellen:

2 KClO4 + 4 Al → 2 KCl + 2 Al2O3 + O2

Hierbei beeinflusst die Wahl der Verhältnisse an Sauerstoffspender zu Brennstoff die

Geschwindigkeit des Abbrands.55

Bei Pyrosternen entsteht die "Lichtentstehung" beispielsweise folgendermaßen:

Die Elektronen des Farbgebers werden durch hohe Temperaturen in einen angeregten

Zustand gebracht. Dieser ist instabil und führt zu einem Rückfall in einen niedrigeren

Energiezustand. Die Differenz der Energie spiegelt sich nun als Licht wieder.56

E(freiwerdende Energie) = E1(Energie im angeregten Zustand) – E0(Energie im energieärmeren Zustand)

Die hohe Temperatur dient also dazu, dass die "Farbgeber" leuchten. Jedoch leuchtet

nur der Gasraum über dem brennenden Satz in der gewünschten Farbe.

Eine gewünschte Farbe zu bekommen ist jedoch nicht immer einfach. Das folgende

Beispiel soll dies verdeutlichen. Wählen wir hierzu Kupfer als Farbgeber:

MeOH + CuCl2 + CH2Cl2 + HCl → CuCl : (blau)

MeOH + CuCl2 + NH3 → CuOH : (grün)

55


Treiber, Michael: Zitieren von Quellen im Internet. 1998/99. Online in Internet: URL:

www.studentshelp.de/d/referate/pdf/6879.pdf [Stand 12.4.2012]


23

Die Problematik der blauen Funken ist, dass das menschliche Auge nur eine schwache

Empfindlichkeit für diese Farbe hat. Das andere Problem ist, dass nur wenige Farbgeber

für blau existieren.57

Pyrotechniker wollen auch "Funken" in ihre Feuerwerken einbauen. Diese sind

strahlende Artikel. Sie strahlen in Abhängigkeit zu ihrer Temperatur. Ein Funke ist

zudem ein Gegenstand, der strahlt, und kein Gas. Funken entstehen beispielsweise bei

der Verbrennung von Metallpulvern. Hierbei lässt sich mit der Farbgestaltung in

gewissen Bereichen "spielen". Metalle erzeugen keine bei Raumtemperatur gasförmigen

Verbrennungsprodukte. Daraus folgt, dass sie eine lokal höhere

Verbrennungstemperatur haben.

"Kohle" lässt sich nun als dunkelstes Farbelement in das dunkelrote/goldene

Farbspektrum einordnen. Es folgt "Eisen" im goldenen-gelben Bereich. "Aluminium"

strahlt gelb-weiß und stellt sich als nahezu hellstes Element dar. Nur Magnesium und

Titan leuchten noch heller. Sie lassen sich als hellweiß einordnen.

Mit diesen genannten Elementen lässt sich in einem Feuerwerk ein sehr großes

Farbspektrum abdecken.58

Da man auch gerne "mehrfarbige bunte" Funken hätte, haben die Pyrotechniker einen

Trick entwickelt: die "Mikrosterne". Mikrosterne sind gröbere Körner. Sie haben nicht

den gleichen Effekt wie Funken. Sie stellen lediglich eine Funkenimitation dar.59

Geräuscheffekte:

Als Beispiel für die Geräuscheffekte möchte ich den sog. "Heuler" nennen. Ein Heuler

besteht aus einer einseitig verschlossenen Papier- oder Kunststoffhülse. In diese ist ein

etwa 1/3 der Hülsenlänge entsprechender pyrotechnischer Satz eingepresst. Bei einem

Heuler handelt es sich um ein Zweikomponentengemisch. Es besteht aus

Kaliumperchlorat und Natrium- oder Kaliumsalz und einer aromatischen Säure

(Benzoesäure, Salicylsäure). Der Pfeifton entsteht durch das Abbrennen des Satzes. Es

57



Professor, Hübner, Eike: http://video.tu-clausthal.de/fi lm/328.html


24

werden Schwingungen erzeugt, die den Ton verursachen.60 Das organische Salz dient

hierbei als Brennstoff und Kaliumperchlorat als Sauerstoffspender. Das

Mischungsverhältnis besteht aus 75% Kaliumperchlorat und 25% Natriumsalicylat.

Dieser Satz ist einem Knallsatz sehr ähnlich, kann jedoch öfters zünden.

Folgende Reaktionsgleichung zeigt die Zusammensetzung der chemischen Elemente:

2 NaC7H5O3 + 7 KClO4 → Na2O + 7 KCl + 5 H2O + 14 CO2

Außerdem ist zu erwähnen, dass ein Heulsatz wie ein Knallsatz detonieren kann.61

7. Gefahren -und Verletzungspotential, Feinstaubbelastung durch Feuerwerke

7.1 Gefahren- und Verletzungspotential durch unsachgemäße Anwendung:

Jedes Jahr an Sylvester gibt es viele Verletzte durch Feuerwerke. Verletzungen von

Verbrennungen bis hin zu Knochenbrüchen der Finger, temporäre Hörverluste und

Augenverletzungen werden durch die alljährlichen Pressemitteilungen bestätigt.62

7.2 Feinstaubbelastung durch Feuerwerke

Eine weitere Gefährdung ist die aus dem Abbrennen der Feuerwerkskörpern

resultierende Feinstaubbelastung.63 Am Neujahrstag ist die Feinstaubbelastung so hoch

wie an keinem anderen Tag des Jahres. Vor allem in den Städten, in denen viele

Feuerwerke gezündet werden. "Nach Mitternacht nimmt die Feinstaubkonzentration in

den Städten sprunghaft zu.", sagt Arno Graff vom Umweltbundesamt in Dessau. Die

Messwerte seien bis zu 4.000 Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter Luft nach der

ersten Stunde im neuen Jahr gestiegen.64 In einem Bonner Viertel, wo normalerweise 22

60

Feuerwerk.net: o.J., http://www.feuerwerk.net/wiki/Heuler 61


Geri scher Landrock, Walter: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Onl ine in Internet: URL:

http://sciencev1.orf.at/science/news/36765 [Stand 10.4.2012] 63

wikipedia.org: Zitieren von Quellen im Internet. o.J. Online in Internet: URL: http://de.wikipedia.org/wiki/Feuerwerk#Feinstaubbelastung_durch_Feuerwerk e [Stand 10.4.2012] 64

stern.de: Zitieren von Quellen im Internet. 27.12.2007. Online in Internet: URL:

http://www.stern.de/wissen/mensch/silvester-feinstaub-rekord-durchs-feuerwerk-606416.html


25

Mikrogramm Feinstaub aufzufinden sind, wurden kurz nach Mitternacht Werte über

140.000 Mikrogramm gemessen. Das entspricht dem 6.300-fachen Normalwert. Nach

EU-Grenzwerten sei ein Wert von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft erlaubt.65

Diese erhöhten Feinstaubwerte können die Atemwege schädigen, Asthma verursachen

und sogar Entzündungen, Herzkreislaufprobleme66 und Krebs auslösen.67

8. Nachwort

Das von mir zum Einstieg in meine Jahresarbeit gewählte Zitat von Friedrich Hebbel

lautet: "Das Publikum beklatscht das Feuerwerk, aber keinen Sonnenaufgang."

Warum beklatscht das Publikum ein Feuerwerk, aber keinen Sonnenaufgang? Ein

Sonnenaufgang erzeugt schließlich nützliches Licht, und das nicht nur im Dunkeln.

Meiner Meinung nach ist es fantastisch, wenn verschiedene Farbelemente in der

dunklen Nacht am Himmel erblickt werden können. Es ist eine durch den Mensch

erschaffene und faszinierende Kunst, die bis in die weite Vergangenheit Chinas

zurückverfolgt werden kann. Diese faszinierende Kunst lohnt es tatsächlich zu

beklatschen, da viele chemische Elemente zu einem bunten Lichtermeer kombiniert

werden.

Schwarzpulver dient in dieser Kunst als Hauptkomponente und setzt sich üblicherweise

aus 75% Salpeter, 15% Holzkohle und 10% Schwefel zusammen. Es wird in

Zündschnüren, Treibsätzen und Zerlegerladungen eingesetzt. Die bei der Verwendung

des Schwarzpulvers einsetzenden Reaktionen sind dabei äußerst kompliziert. Im

Hauptteil meiner Jahresarbeit wir dies erläutert. Es laufen viele Teilvorgänge ab, die

auch in der Tabelle auf S.16 zu sehen sind.

[Stand 10.4.2012] 65

sueddeutsche.de: Zitieren von Quellen im Internet. 30.12.2008. Online in Internet: URL: http://www.sueddeutsche.de/wissen/feinstaubbelastung-silvester-kann-toedlich-sein-1.365085

[Stand 10.4.2012] 66

stern.de: 27.12.2007, http://www.stern.de/wissen/mensch/silvester-feinstaub-rekord-durchs-feuerwerk-606416.html 67

sueddeutsche.de: 30.12.2008, http://www.sueddeutsche.de/wissen/feinstaubbelastung-silvester-

kann-toedlich-sein-1.365085


26

Mit Schwarzpulver, als Hauptkomponente der Pyrotechnik, kann man also

"Lichtermeere", ja bunte "Lichtkompositionen" erzeugen. Wo es Licht gibt, gibt es

allerdings auch Schatten. Die Kunstfeuerwerkerei birgt auch Risiken in sich. Jedes Jahr

an Sylvester verletzten sich Menschen bei der unsachgemäßen Benutzung von

Feuerwerkskörpern. Aber nicht nur die Explosionskraft stellt ein Risiko dar. Auch die

Feinstaubbelastung bringt Probleme mit sich. Auch sie kann zu schweren

Gesundheitsschäden führen.

Innerhalb des Bearbeitungszeitraums meiner Jahresarbeit habe ich die im Vorwort

angesprochenen Fragen geklärt, hinterfragt und zu beantworten versucht.

Vor allem die Frage, wie sich Schwarzpulver innerhalb eines Feuerwerkkörpers verhält

und wie es reagiert, haben mich sehr beschäftigt und interessiert. Dies war allerdings

auch der komplizierteste Teil der Arbeit.

Ich empfehle jedem "Feuerwerksinteressierten" sich mit der Pyrotechnik intensiv

auseinanderzusetzen. Die Pyrotechnik ist eine Sparte der Chemie mit vielen

theoretischen Inhalten. Deren praktische Umsetzung führt allerdings zu den schönsten

und ästhetischsten Feuerwerken, die bei besonderen Festen und Anlässen (Eröffnungs-

und Abschlussfeier der Olympischen Spielen etc.) und nicht nur an Sylvester zur

Geltung kommen. Dies zeigt unter anderem auch die Vorlesung von Professor Eike

Hübner, mit der ich mich intensiv beschäftigt habe.

Abschließend kann ich sagen, dass es mir viel Spaß gemacht hat, mich mit dem Thema

"Pyrotechnik" zu beschäftigen. Besonders interessiert mich hierbei die Problematik der

Feinstaubbelastung und Verletzungsminimierung. Wie kann man zur Senkung der

Feinstaubbelastung beitragen ohne gleichzeitig die Ästhetik eines Feuerwerkes zu

mindern?

Ein Batteriefeuerwerk mit Feinstaubfilter wäre z.B. ein innovativer und idealer

Lösungsansatz. Um Gesundheitsschäden und Verletzungen zu reduzieren, sollten

Feuerwerke sach- und fachkundig abgebrannt werden. Hierzu könnten verpflichtende

Eignungskurse angeboten werden (Kleiner Feuerwerksexplosivstoffschein).


27

Dabei dürfte es klar sein, dass das Abbrennen eines Feuerwerkes bei klarem Verstand,

also nicht berauscht, stattzufinden hat!

9. Literaturverzeichnis

Dr. Karl Gelingsheim: Die moderne Kunstfeuerwerkerei, Eine Anleitung für

Dilettanten, Strecker & Schröder Verlag, Stuttgart, 1913

dtv-Lexikon: Band 4 Cuc-Eis, Deutscher Taschenbuch Verlag, Mannheim und

München, 1990

Fritz Seel: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la

poudre, Chemie in unserer Zeit, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,

Weinheim, 1988

Georg Kohler: Die schöne Kunst der Verschwendung, Fest und Feuerwerk in der

europäischen Geschichte, Artemis Verlag, 1988

Werner Eisner: Elemente Chemie II Gesamtband, Klett Verlag, Stuttgart, 2000

10. Quellenangaben

Internetquellen:

Dürholdt, Franz: Schwarzpulver, o.J.,

http://www.duerholdt.de/index.php?id=1018 [Stand 25.3.10]

Feuerwerk.net: Blitzknall, Heuler, Knallkörper, Matchtape, Rakete,

Schwarzpulver, Zerlegerladung, o.J.,

http://www.feuerwerk.net/wiki/ [Stand 14.4.12]


28

Gerischer Landrock, Walter: Sylvester, Feuerwerk und die Folgen, o.J.,

http://sciencev1.orf.at/science/news/36765 [Stand 10.4.2012]

Hagen, Thomas: Chemie der Feuerwerkskörper, Wintersemester 2001/2002,

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/feuerwerk/feuerwerk.htm#2.3

[Stand 5.4.2012]

Professor, Hübner, Eike: Chemie ist, wenn es knallt und stinkt. Wie

funktionieren Feuerwerke?, 26.10.2011,

http://video.tu-clausthal.de/film/328.html [Stand 10.3.2012]

spiegel online: Traurige Silvester-Bilanz, 1.1.2012,

http://www.spiegel.de/panorama/0,1518,806568,00.html [Stand 10.3.2012]

stern.de: Feinstaub-Rekord durchs Feuerwerk, 27.12.2007,

http://www.stern.de/wissen/mensch/silvester-feinstaub-rekord-durchs-

feuerwerk-606416.html [Stand 10.4.2012]

sueddeutsche.de: Feinstaubbelastung Silvester kann tödlich sein, 30.12.2008,

http://www.sueddeutsche.de/wissen/feinstaubbelastung-silvester-kann-toedlich-

sein-1.365085 [Stand 10.4.2012]

Treiber, Michael: Flammenfärbung, 1998/1999,

http://www.studentshelp.de/d/referate/pdf/6879.pdf [Stand 12.4.2012]

wikipedia.org: Arten von Feuerwerken, Bombenkalorimeter,

Feinstaubbelastung durch Feuerwerke, Modellrakete, o.J.,

http://de.wikipedia.org/wiki/ [Stand 13.4.2012]


29

zdf heute: Feuerwerkfans wollen es krachen lassen, 29.12.2011,

http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-

wollen-es-krachen- lassen#/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-wollen-es-

krachen-lassen [Stand 10.3.2012]

Zilles, Philipp: Pyrotechnik, 26.02.2002,

http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf

[Stand 3.3.2012]

Bildquellen: Wasserzeichen: http://www.tobiaspfau.de/cms-gfx/archiv- i00000345w740h720q97.jpg Deckblatt: http://www.digiklix.de/2007/12/29/tipp-feuerwerk-fotografieren/ Abbildung 1: http://www.goethezeitportal.de/fileadmin/Images/db/wiss/bildende_kunst/illustrationen/musaeus/schellenberg_freund_hein/Schellenberg_Schwarz__500x729_.jpg Abbildung 2: http://www.duerholdt.de/index.php?id=1018 Abbildung 3: http://www.ammersee-region.de/grafiken/heiraten/feuerwerk-5.jpg

Abbildung 4: http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf (S.5) Abbildung 5: http://www.feuerwerk.net/wiki/Bild:Stoppinen_Trocknen.jpg Abbildung 6: http://www.feuerwerk.net/wiki/Bild:Stoppinen_Gedeckt.jpg Abbildung 7: http://www.feuerwerk.net/wiki/Bild:Tapematch_fein.jpg Abbildung 8: http://www.feuerwerk.net/wiki/Rakete


30

Tabelle 1: Teilvorgänge der Schwarzpulver-Global-Reaktion:

Fritz Seel: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers, Le charbon fait la poudre, 1988

11. Anhang

http://www.duerholdt.de/index.php?id=1018

http://www.feuerwerk.net/wiki/

http://sciencev1.orf.at/science/news/36765

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/feuerwerk/feuerwerk.htm#2.3

http://video.tu-clausthal.de/film/328.html

http://www.spiegel.de/panorama/0,1518,806568,00.html

http://www.stern.de/wissen/mensch/silvester-feinstaub-rekord-durchs-feuerwerk-

606416.html

http://www.sueddeutsche.de/wissen/feinstaubbelastung-silvester-kann-toedlich-sein-

1.365085

http://www.studentshelp.de/d/referate/pdf/6879.pdf

http://de.wikipedia.org/wiki/

http://www.zdf.de/ZDFmediathek/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-wollen-es-

krachen-lassen#/beitrag/video/1530444/Feuerwerk-Fans-wollen-es-krachen-lassen

http://www.chids.de/dachs/expvortr/655rPyrotechnik_Zilles.pdf

http://www.tobiaspfau.de/cms-gfx/archiv- i00000345w740h720q97.jpg

http://www.digiklix.de/2007/12/29/tipp-feuerwerk-fotografieren/

http://www.goethezeitportal.de/fileadmin/Images/db/wiss/bildende_kunst/illustrationen/

musaeus/schellenberg_freund_hein/Schellenberg_Schwarz__500x729_.jpg

http://www.ammersee-region.de/grafiken/heiraten/feuerwerk-5.jpg

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