Pyrochemikalien

Dieser Artikel beschreibt die in der Pyrotechnik häufig verwendeten Chemikalien. Es gibt noch viele weitere, seltener gebräuchliche Stoffe. Man unterscheidet die Komponenten eines pyrotechnischen Satzes in Oxidationsmittel (Sauerstoff-Lieferant), Reduktionsmittel (Brennstoff) und Hilfsstoffe (Farbgeber, Katalysator, Binder etc.).

Aus Sicherheitsgründen müssen die Ausgangsstoffe für pyrotechnische Sätze sehr rein sein und sollen keine Fremdstoffe enthalten. Aus dem gleichen Grund dürfen einige Chemikalien nicht mit bestimmten anderen gemischt werden, da sonst unerwünschte Reaktionen mit eventuell katastrophalen Folgen einsetzen können. Leider sind in der Pyrotechnik die besten und brillantesten Mischungen oft die gefährlichsten.

Erste Version © Markus Klatt

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Aerosil SiO₂ - Trennmittel

Wird in geringen Mengen in pyrotechnischen Stoffen und Gemischen verwendet, um diese rieselfähig und klumpfrei zu halten. Aerosil nimmt an der pyrotechnisches Reaktion eines Satzes nur passiv teil.

Akkaroid Harz ('Red Gum') - Brennstoff, Binder

Rotbraunes, sehr feines Pulver aus Xanthorroea-Baumharz. Als Brennstoff und teilweise als Binder (löslich in Alkohol) in vielen farbigen Sternen. Ersetzt den früher gebräuchlichen Schellack.

Aluminium Al - Brennstoff

Wird häufig für eine intensiv weiße Flamme, silberne Funken oder in Blitzknallsätzen verwendet. Die Oberfläche der Teilchen ist meist durch eine dunkle Aluminiumoxid-Schicht vor weiterer Oxidation geschützt. Chlorat-Aluminium Gemische sind extrem instabil und gefährlich. Deshalb sind sie heutzutage weitgehend aus der Pyrotechnik verbannt. Bei Aluminium-Nitrat Gemischen ist der pH-Wert kritisch: das Gemisch kann sich bei Feuchtigkeitskontakt aufheizen. Zur Stabilisierung kann Borsäure zugegeben werden. Es gibt verschiedene Körnungsgrade und Kornformen:

• Aluminium Bronze ('flake'): extrem feiner, silberner bis grauer Staub. Ist es mit Stearin ummantelt, verliert es an Reaktivität. Bildet explosive Gemische mit Oxidationsmitteln! Verbessert Brillanz von Leuchtsternen und langsam brennenden Sätzen.
• Aluminium Pyro-Schliff: sehr feines, graues ('American Dark') bis schwarzes ('German Black') Pulver für Knallsätze. Zusammen mit Oxidationsmitteln bilden sich hochenergetische und explosive Gemische!
• Aluminium atomisiert ('spherical, spherodical'): wird durch Einspritzen von geschmolzenem Aluminium in einen starken Gasstrom hergestellt. Die meist feinen Korngrößen werden z.B. für Glitter-Effekte und Silberfunken verwendet.
• Aluminium Grieß/Flitter ('flitter', 'granular'): feines Grieß für Silberschweif von Sternen, gröberes Grieß für Sprüheffekte in Fontänen, Sonnen und Wasserfällen.

Ammoniumnitrat NH₄NO₃ - Oxidationsmittel

Darf wie alle Ammoniumsalze nicht mit Chloraten gemischt werden, da sich sonst das sehr instabile und hochexplosive Ammoniumchlorat bildet. Sehr hygroskopisch. Wird für gewerbliche Sprengstoffe eingesetzt. In der Pyrotechnik seltener zur Gaserzeugung verwendet.

Ammoniumperchlorat NH₄ClO₄ - Oxidationsmittel

Darf wie alle Ammoniumsalze nicht mit Chloraten gemischt werden, da sich sonst das sehr instabile und hochexplosive Ammoniumchlorat bildet. Mit Brennstoffen, besonders mit Schwefel oder Antimontrisulfid, bilden sich sehr empfindliche, explosive Gemenge. Leicht hygroskopisch - mit Nitraten entsteht das sehr hygroskopische Ammoniumnitrat. Bei Anwesenheit von Feuchtigkeit sehr reaktiv mit Magnesium. Ammoniumperchlorat wird hauptsächlich in farbigen Blink- und blauen Leuchtsternen verwendet.

Antimon(tri)sulfid Sb₂S₃ - Brennstoff

Schwarzes, sehr feines Pulver, giftig. Gemische mit Oxidationsmitteln sind explosiv und empfindlich; darf nicht mit Chloraten gemischt werden. Für Glitter-Effekte oder zur Erhöhung der Wirkung von Perchlorat- und Nitrat-Knallsätzen.

Bariumcarbonat BaCO₃ - Stabilisator, Farbgeber

Giftig wie fast alle Bariumsalze. Grüner Farbgeber in Hochtemperaturflammen. Wird zur Stabilisierung von Chloratgemischen gegen saure Reaktionen und als Verzögerer bei Glitter-Effekten eingesetzt.

Bariumchlorat Ba(ClO₃)₂ * H₂O - Oxidationsmittel, Farbgeber

Giftig. Noch instabiler und reibungsempfindlicher als Kaliumchlorat (siehe unten). Es darf niemals mit Schwefel, Phosphor, Sulfaten, Sulfiden (Antimontrisulfid), Ammoniumsalzen oder Metallpulvern gemischt werden. Wird häufig mit Bariumcarbonat gegen saure Reaktionen stabilisiert. Bariumchlorat wird vor allem in Asien und den USA für grün brennende Feuerwerkssätze und Sterne verwendet; in Europa ist es wegen der Instabilität weitestgehend verboten.

Bariumnitrat Ba(NO₃)₂ - Oxidationsmittel, Farbgeber

Giftig. Mit Aluminium ist der pH-Wert bei Feuchtigkeit leicht kritisch; das Gemisch kann sich aufheizen. Besitzt relativ hohe Zünd- und Verbrennungstemperaturen. Schwacher grüner Farbgeber. Wird deshalb häufig zusammen mit chlorierten Kunststoffen (PVC, Parlon) zur Farbverbesserung verwendet. Auch für brillant silberne Leucht- (z.B. Wasserfälle) und Knall-Sätze.

Bariumperchlorat Ba(ClO₄)₂ * H₂O - Oxidationsmittel, Farbgeber

Giftig. Stabiler als Bariumchlorat. Durch den H2O-Gehalt wird es jedoch nur selten für grün brennende Sätze verwendet.

Bariumperoxid BaO₂ - Oxidationsmittel, Farbgeber

Giftig. Wird für Lichtspur- und Thermitanzündsätze verwendet.

Bariumsulfat BaSO₄ - Farbgeber

Wird für grüne Blinkeffekte und Leuchtsterne verwendet; ausgenommen sind Chloratsätze.

BLEINITRAT Pb(NO₃)₂ - Oxidationsmittel

Giftig! Selten für Funkenbildung in Sternen und Brandsätzen verwendet.

Blei(II,IV)oxid (Mennige) Pb₃O₄ - Oxidationsmittel

Feines rotes Pulver.Giftig! Blei(II,IV)oxid spaltet bereits bei ca. 400°C Sauerstoff ab und wirkt mit Metallpulvern extrem explosiv. Für Knallsterne (Crackling-Microsterne).

Borsäure H₃BO₃ - Stabilisator

Wird zur Stabilisierung des pH-Wertes in Nitrat-Aluminium-Gemischen verwendet.

CALCIUMCARBONAT CaCO₃ - Stabilisator, Farbgeber

Für orangerote Leuchtsätze und Sterne.

CALCIUMSULFAT CaSO₄ - Farbgeber

Wird für orangerote Blinkeffekte und Leuchtsterne verwendet; ausgenommen sind Chloratsätze.

CRYOLITH Na₃ AlF₆ - Farbgeber

Wird häufig für gelborange Farben verwendet.

Dextrin - Binder

Weißes oder gelbliches, feines Pulver. Stärke und Bindemittel (neutral löslich in Wasser) für Sterne und Wunderkerzen.

Eisen Fe - Brennstoff

Feines bis grobes Pulver oder Feilspäne (auch Stahl-Späne) für goldene Funken z.B. in Fontänen.

EISEN(III)OXID Fe₂O₃ - Katalysator

Rotes Pulver. In Glitter-Effekten, als Zündhilfe und Hitzelieferant in Sternmänteln oder als Katalysator bei Pfeifsätzen.

Ferroaluminium FeAl - Brennstoff

Verschiedene Körnungsgrade und Legierungsverhältnisse für gelbe Funken in Glitter-Effekten, Kometen und Fontänen.

Ferrotitan FeTi - Brennstoff

Verschiedene Körnungsgrade und Legierungsverhältnisse für gelb-weiße Funken in Kometen, Fontänen und Knallsätzen.

Graphit C - Trennmittel

Graues feines Pulver zum Polieren (-> Herabsetzen der Hygroskopie-Neigung) von körnigem Schwarzpulver.

Gummi arabicum - Binder

Wasserlöslicher Binder, wird z.B. für Schwarzpulver-Stoppinen verwendet.

Hexamin C₆H₁₂N₄ - Brennstoff

Als Brennstoff zur Flammenvergrößerung in wenigen Perchlorat-Sternen.

Holzkohle C - Brennstoff

Schwarzes Pulver. Wird sehr häufig, besonders als Hauptbestandteil von Schwarzpulver und ähnlichen Brandsätzen verwendet. Die Qualität und Herkunft der Holzkohle ist entscheidend für das Abbrandverhalten von Schwarzpulver. In den meisten Fällen ist fein gepulverte Holzkohle erforderlich ('airfloat'), nur in einigen Sätzen wird etwas gröberes Pulver ('granular') für lang glühende Goldfunken eingesetzt.

KALIUMBENZOAT C₆H₅CO₂K - Brennstoff

Hygroskopisch. Sehr feines Pulver. Zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen oder als Zerlegerladung in Bombetten.

Kaliumchlorat KClO₃ - Oxidationsmittel

Kaliumchlorat gibt seinen Sauerstoff sehr leicht ab. Mischungen mit Kaliumchlorat und brennbaren Stoffen sind daher meist sehr reib- und schlagempfindlich. Kaliumchlorat darf niemals mit Schwefel, Phosphor, Sulfaten, Sulfiden (z.B. Antimontrisulfid), Metallpulvern oder diese Stoffe enthaltenden Sätzen gemischt werden. Als Verunreinigung darf es weder Ammonium-Verbindungen noch Schwermetalle enthalten, da beide Stoffe mit Chloraten sehr instabile und explosive Verbindungen bilden. Gemische mit Lactose oder anderen organischen Brennstoffen haben niedrige Zündtemperaturen (ab 195°C). Früher häufig in Feuerwerkskörpern verwendet, wird es heute aufgrund seiner Gefährlichkeit und Instabilität fast vollständig durch Kaliumperchlorat ersetzt. Nur in den USA und Asien wird Kaliumchlorat noch in Leuchtsternen für reine, intensive Farben verwendet.

Kaliumdichromat K₂Cr₂O₇ - Stabilisator, Katalysator

Sehr giftig! Orangerote Kristalle. Zur Stabilisierung von Magnesium- und Zink-Mischungen gegen Korrosion. Katalysator in wenigen Perchlorat-Gemischen.

Kaliumnitrat KNO₃ - Oxidationsmittel

(Kali-)Salpeter, wichtigstes Oxidationsmittel in der Pyrotechnik, besonders in Schwarzpulver und ähnlichen Brand- und Treibsätzen. Der pH-Wert ist wie bei allen Nitraten zusammen mit (feinem) Aluminium-Pulver kritisch: das Gemisch kann bei Feuchtigkeit Hitze entwickeln! Bei der Herstellung von Schwarzpulver und Raketentreibsätzen werden Eisenwerkzeuge vermieden (Funkenbildung). Kaliumnitrat-Gemische haben eine niedrige Zündtemperatur und finden als Treib-, Leucht-, Zünd- und Knallsätze Verwendung.

Kaliumperchlorat KClO₄ - Oxidationsmittel

Bildet explosive und hochenergetische Gemische mit Brennstoffen; mit feinen Metallpulvern besonders gegenüber Elektrostatik empfindlich. Trotz des höheren Sauerstoffgehaltes ist Kaliumperchlorat in pyrotechnischen Gemischen sicherer und stabiler als Kaliumchlorat. Es sollte dieses wo immer möglich ersetzen. Kaliumperchlorat wird in der Pyrotechnik sehr häufig für farbige Sterne und in Blitzknall- und Heulsätzen verwendet.

KALIUMSALICYLAT HOC₆ H₄ COOK - Brennstoff

Hygroskopisch. Wird zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen verwendet.

Kupfercarbonat basisch CuCO₃ * Cu(OH)₂ - Farbgeber

Giftig. Grünes Pulver. Schwacher blauer Farbgeber.

KUPFERCHLORID CuCl, CuCl₂ - Farbgeber

Giftig. Hygroskopisch. Grünliches Pulver. Blauer Farbgeber.

KUPFEROXID CuO, Cu₂O - Farbgeber, Katalysator

Giftig. Schwarzes bzw. rotes Pulver. Erzeugt blauen Farbsaum bei Leuchtsternen oder dient als Zündverbesserer.

KUPFEROXYCHLORID 3 CuO * CuCl₂ * 3 ½ H₂O - Farbgeber

Giftig. Blau-grünes Pulver. Blauer Farbgeber.

Lactose C₁₂H₂₂O₁₁ * H₂O - Brennstoff

Milchzucker. Brennstoff für Niedrigtemperatur-Flammen (z.B. blau) und Rauch-Mischungen.

Magnesium Mg - Brennstoff

Erzeugt eine blendend weiße Flamme, verbrennt mit Oxidationsmitteln sehr heiß und heftig. Magnesium-Gemische, besonders mit Ammoniumperchlorat, können sich bei Feuchtigkeitskontakt zersetzen. Wird häufig mit Kaliumdichromat gegen Korrosion stabilisiert. Magnesium wird besonders in Nitrat-Leuchtsätzen für brillante Hochtemperatur-Farben in verschiedenen Feinheitsgraden und Kornformen verwendet. Atomisiertes Magnesium ist weniger reaktiv als Magnesium-Grieß.

Magnesium Aluminium (Magnalium) MgAl - Brennstoff

Sicherer als reines Magnesium wegen Oxidschicht, dadurch sind wasserlösliche Binder verwendbar. Verschiedene Legierungsverhältnisse und Korngrößen besonders für oszillierend abbrennende Blinksterne oder silberne Funken bei Fontänen und Schweifsternen; auch in Glitter-Effekten.

MAGNESIUMCARBONAT MgCO₃ - Stabilisator, Trennmittel

Wird in kleinen Mengen als Verzögerer bei Glitter-Effekten oder als Trennmittel in Pulver-Gemischen verwendet.

NATRIUMBENZOAT C₆H₅CO₂Na - Brennstoff

Hygroskopisch. Mit Kaliumperchlorat für Pfeifsätze.

NATRIUMCHLORAT NaClO₃ - Oxidationsmittel

Wie Kaliumchlorat (siehe oben) sehr instabil. Mit brennbaren Stoffen entstehen explosive und sehr empfindliche Gemische. Sehr hygroskopisch, deshalb wird es in der Pyrotechnik nicht verwendet.

NATRIUMHYDROGENCARBONAT (NATRON) NaHCO₃ - Farbgeber, Stabilisator

Für orangegelbe Farben und als Verzögerer bei Glitter-Effekten.

Natriumnitrat NaNO₃ - Oxidationsmittel, Farbgeber

Chile-Salpeter, als Oxidationsmittel ähnlich Kaliumnitrat. Durch die starke Hygroskopie-Neigung nur eingeschränkter Einsatz. Besonders in Magnesiumsätzen für hohe Lichtintensitäten.

NATRIUMOXALAT Na₂C₂O₄ - Farbgeber

Unverträglich mit Chloraten. Orangegelber Farbgeber in Perchlorat-Sternen.

NATRIUMSALICYLAT HOC₆ H₄ COONa - Brennstoff

Hygroskopisch. Wird zusammen mit Kaliumperchlorat in Pfeifsätzen verwendet.

NATRIUMSULFAT Na₂SO₄ - Farbgeber

Für orangegelbe Blinkeffekte und Leuchtsterne; ausgenommen sind Chloratsätze.

Nitrocellulose C₆ H₇ O₂ (ONO₂)₃ - Treibmittel, Brennstoff, Binder

Ausgangsstoff für rauchloses Schießpulver. Schießbaumwolle und Pyroschnur wird sehr häufig als Treibmittel für Indoor-Feuerwerkskörper und -Effekte verwendet. 2 bis 10%ige Lösung in Aceton als wasserfester Binder besonders bei Magnesium-Sternen.

Parlon - Farbverbesserer, Binder

Feines weißes Pulver. Wird als Chlorionengeber (68% Chlorgehalt) für farbintensive Leuchtsterne verwendet (siehe auch PVC). Löslich in Aceton.

Polyvinylchlorid (PVC) - Brennstoff, Farbverbesserer

Weißes Pulver. Chlorionengeber (57% Chlorgehalt). Wichiger Bestandteil in Magnesium-Nitrat-Farbsätzen. Durch die Bildung leicht flüchtiger Chlorid-Verbindungen wird die spezifische Lichtintensität des pyrotechnischen Satzes erheblich gesteigert.

Schwefel S - Brennstoff

Gelbes, feines Pulver. Zusammen mit Chloraten darf Schwefel wegen möglicher saurer Reaktionen (Entzündungs- und Explosionsgefahr) nicht verwendet werden. Schwefelblüte wird wegen des meist hohen Säuregehaltes nicht eingesetzt. Wichtiger Bestandteil von Schwarzpulver und ähnlichen Brandsätzen.

Schellack - Brennstoff, Binder

Organisches, amorphes, orangefarbenes Harz aus den Stoffwechselprodukten der Lackschildlaus. Langsam löslich in Alkohol (Ethanol). Wird nur noch selten als Brennstoff in Bengalsätzen und farbigen Sternen verwendet.

Silicium Si - Brennstoff

Dunkelgraues Pulver als Hitzelieferant, z.B. in Zündmänteln von Sternen.

Strontiumcarbonat SrCO₃ - Farbgeber, Stabilisator

Häufigster roter Farbgeber. Auch Verzögerer in Glitter-Effekten.

Strontiumnitrat Sr(NO₃)₂ - Oxidationsmittel, Farbgeber

Hygroskopisch, als Oxidationsmittel ähnlich Kaliumnitrat. Bester roter Farbgeber.

Strontiumoxalat SrC₂O₄ - Farbgeber

Unverträglich mit Chloraten. Roter Farbgeber in Perchlorat-Sternen.

Strontiumsulfat SrSO₄ - Farbgeber

Farbgeber in roten Blinkeffekten und Leuchtsternen; ausgenommen sind Chloratsätze.

Titan Ti - Brennstoff

Feines Grieß bis Späne. Titan ist sehr hart und erhöht dadurch die Druckempfindlichkeit von Gemischen. Wegen geringerer Reaktionsfreudigkeit trotzdem sicherer als Aluminium oder Magnesium für silber-blaue Funken in Fontänen und Knallsätzen.

Ultramarin Na₃S₂ * 3 NaAlSiO₄ - Farbgeber

Feines blaues Pulver. Stabiler als andere gelbe Farbgeber.

Zink Zn - Brennstoff

Feines graues Pulver, entflammbar. Früher Brennstoff in einigen Sternen und Rauchsätzen.

Weblinks

• Chemie.de
• Gefahrstoffberatung Dr. Krommes
• Gefahrstoffdaten.de