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Analyse, Wirkung und Gefahren von "jugendfreiem Feuerwerk"

Die unten vorliegende Facharbeit umfasst im Original ca. 40 Seiten. Das Inhaltsverzeichnis, sowie einige Bilder wurden hier nicht übernommen. Eine komplette Version ist hier zu finden.
Copyright 1997 by Jens Rudolph. Das Kopieren der Facharbeit, auch auszugsweise ist untersagt. Fragen bitte an mich richten.

1. EINLEITUNG

Feuerwerkskörper - im allgemeinen steht dieser Begriff nur einmal im Jahr auf der Tagesordnung: Nur für ein paar Stunden an Silvester darf man selber Feuer an eigens dafür hergestellte Artikel der pyrotechnischen Industrie legen. Die Vielfalt des Angebots ist groß. Sie reicht von Knallerbsen und Wunderkerzen über China-Böller, Kubische Kanonenschläge, Schwärmer, Frösche, Römischen Lichtern und Raketen.

Der ständig steigende Umsatz der pyrotechnischen Industrie zum Jahresende - 1977 waren es in der Bundesrepublik 80 Millionen D-Mark [1] - ist ein Zeichen für das rege Interesse an diesen Dingen, und so habe auch ich meine Leidenschaft in den bunten Farben der Feuer und Funken gefunden, weshalb ich dieses Thema für meine Facharbeit gewählt habe. Das Thema beschäftigt sich ausschließlich mit "jugendfreiem Feuerwerk".

1.1. Definition und Erläuterung des Begriffs "jugendfreies Feuerwerk":

"Jugendfreies Feuerwerk" ist Feuerwerk der Klasse I (es gibt insgesamt 4 Gruppen) und wird auch als "Kleinstfeuerwerk" bezeichnet. Dazu gehören z.B. "Knallteufel", "Wunderkerze", "Mini-Vulkan", "Fontänen", "Bombetten ", "Gold- und Silberregen", "Bengalische Fackeln" und "Tischfeuerwerk", um nur einige Beispiele einer riesigen Produktpalette zu nennen. Aber auch Amorcesbänder und Scherzartikel unterliegen der Klasse I. Sie dürfen ganzjährig, auch an Personen unter 18 Jahren, abgegeben werden (§ 21 Abs. 1 Nr. 1 SprengV) [2]. Sie sind also für die Jugend freigegeben, und aus diesem Grund heißen sie auch so. Es wird jedoch empfohlen, Feuerwerkskörper der Klasse I nur an Kinder abzugeben, die des Lesens fähig sind, damit die aufgedruckten Hinweise beachtet werden. Der Vertrieb ist auch außerhalb von Verkaufsräumen sowie an Kiosken und im Reisegewerbe erlaubt (§ 22 (1) u. (3), 1. SprengV). Die EN 71 verbietet jedoch die Abgabe von Amorces an Kinder unter 3 Jahren.


1.2. Am Anfang war der Krieg - Die geschichtliche Entwicklung der Pyrotechnik

Schon in den alten Völkern findet man den Gebrauch von brennenden Wurfgeschossen als geeignetes Kriegsmittel, und letztendlich ist dort der Beginn der Pyrotechnik anzusiedeln. Denn schon bald fand man heraus, daß durch von Zuhilfenahme von Pech, Schwefel und Harzen die Flamme schwerer zu löschen ist als ohne. Nur durch die abkühlende Wirkung der Luft durfte ein solches Wurfgeschoß noch nicht sehr schnell fliegen. Dieses Manko wurde durch das "griechische Feuer" um 673 beseitigt. Das Geheimnis seiner Fabrikation und Verwendung war allerdings zunächst auf das byzantinische Kaiserreich beschränkt, so daß es einen "gewaltigen Eindruck auf die damaligen Zeitgenossen" [3] machte. Brennende Gegenstände konnten kaum gelöscht werden. Dies ist dem Kaliumnitrat und seinen Eigenschaften zu verdanken (siehe Analyse). Vermutlich wurde nur zufällig entdeckt, daß es, auf glühende Kohlen geworfen, eine lebhafte Verbrennung bewirkt.

"Zuerst scheinen die Chinesen den Salpeter zur Hervorrufung von Feuererscheinungen, zu Feuerwerken u. dgl. benutzt zu haben. Darauf deuten die Namen "chinesisches Salz" und "chinesischer Schnee", mit welchen arabische Schriftsteller den Salpeter bezeichnen." Es ist aber ungewiß, die genaue Zeit dieser Erfindung anzugeben. In alten chinesischen Schriften sei angeblich "im Jahre 969 der christlichen Zeitrechnung, im zweiten Jahre der Regierung des Tai-Tsou" eine Masse dem Fürsten gebracht worden, welche die brennenden Pfeile weit forttrug. Vermutlich war dies das Kaliumnitrat. Die Chinesen haben also sehr wahrscheinlich den Salpeter entdeckt und ihn zusammen mit brennenden Stoffen gemischt, besonders mit Schwefel und Kohle, und zu Feuerwerken benutzt. Aber dieses nicht vor Ende des 10. Jahrhunderts, zu einer Zeit, als diese Erfindung auch im Abendlande schon gemacht war. ("Sie haben aber nicht als erste die Explosivkraft der Gase aus salpeterhaltigen Mischungen in abgeschlossenen Räumen erkannt, sie haben nicht das eigentliche Schießpulver gekannt.")
Drei Jahrhunderte vorher (um 673) tritt das griechische Feuer zum ersten Mal bei einem geschichtlichen Ereignis als Erfindung des Kallinkos aus Heliopolis auf. Die Flotte der Araber, die Konstantinopel belagerte, wurde mit dessen Hilfe zerstört, und es war mehrere Jahrhunderte hindurch eine furchtbare Waffe in den Händen der Byzantiner. Daß Salpeter als Bestandteil der Mischungen aufgenommen wurde, steht außer Zweifel. Jedoch war das Rezept des griechischen Feuers jahrelang ausschließlich den Griechen bekannt, und die byzantinischen Kaiser hatten schwere Strafen auf den Verrat des Geheimnisses ausgesetzt. Dennoch drang es nach einer gewissen Zeit auch zu den Gegnern. Die Mohammedaner lernten das griechische Feuer nicht von China her kennen, sondern von Konstantinopel, von dem sie in den Kreuzzügen unheilvollen Gebrauch machten.
Die genaue Zusammensetzung des griechischen Feuers wurde von den Griechen sorgfältig geheim gehalten. Sie nennen zwar die brennbaren Bestandteile Pech, Naphta, Schwefel, aber über den wichtigsten Bestandteil Salpeter verlieren sie kein Wort. Die Araber waren in der Hinsicht schon offener: "In einem von Reinaud und Favé (Du feu grégeois et des origenes de la poudre á canon; 1845) übersetzten arabischen Manuskript werden mehrere Mischungen von Salpeter mit verschiedenen brennbaren Stoffen angegeben."
Viele Rezepte salpeterhaltiger Brenngemische finden wir in dem berühmten Buche des Marcus Graecus: Liber ignium ad comburendum hostes (Das Buch des Feuers zum Verbrennen der Feinde). Die Entstehungszeit ist jedoch ungewiß. Guttman (=> Industrie der Explosivstoffe, Braunschweig 1895, S.8) ist der Meinung, daß es nicht vor 1229 verfaßt worden sei, "da die Araber früher noch nicht Salpeter zu den brennbaren Mischungen verwendet haben, und der Verfasser hauptsächlich aus arabischen Quellen schöpft." In dem Buch des Marcus Graecus sind Mischungen geschildert, die dem heutigen Sprengpulver sehr ähnlich sind: 1 kg Schwefel, 1 kg Lindenkohle, 3 kg Salpeter. Jedoch schreibt er nur, daß die Mischungen "einen Brand" erzeugen sollen, und daß sie als Treibmittel für eine Rakete dienen können. Die Verwendung als Treibmittel für Kanonen kennt er aber nicht. Ohnehin war zu diesem Zeitpunkt der damalige Salpeter, auch wenn er umkristallisiert wurde, nur sehr unrein, so daß diese Brandgemische nicht detonierten, sondern verbrannten.
In den Schriften der Alchemisten Albertus Magnus (1193-1280) und Roger Bacon (1214-1292) ist auch die Rede von salpeterhaltigen Brennmischungen, über "ignis volans" (fliegendes Feuer), "tunica ad volandum" (die Tunika zum Fliegen s. Rakete) und "ad faciendum tonitruum" (wie man Donner macht).
"Am Ende des 13. Jahrhunderts kannte man also salpeterhaltige Gemische, die leicht entzündlich waren und brennbare Gegenstände leicht in Brand zu setzen vermochten, die auch in Form von Raketen auf gewisse Entfernungen hin geschleudert oder geschossen werden konnten." Erst durch die Weiterentwicklung der Raketen zu den Projektilen wurde das Schießpulver erfunden.
Wahrscheinlich erfanden dies die Araber: "In einem in der Petersburger Bibliothek aufbewahrten arabischen Manuskript aus dem Anfang des 14. Jahrhunderts wird eine Mischung beschrieben, die aus 10 Drachmen Salpeter, 2 Drachmen Kohle und 1 ½ Drachmen Schwefel hergestellt wird." Dieses Pulver wurde fein zerrieben und in den "Medfaa" gegeben und, mit einem weiteren Medfaa zusammen, verdichtet. Anschließend wird eine Kugel oder ein Bolzen draufgelegt und Feuer an das Zündloch gebracht. Erst später nimmt das Wort mit der ethmoligischen Bedeutung "Propulsorium, projectorium" im Arabischen die Bedeutung Kanone an. (s. Upmann, Das Schießpulver; Braunschweig 1874, S. 7)
Eine Übertragung der Schießröhre Medfaa brachte für die Kriegsführung die wichtigste Neuerung: die Kanone, die zuerst im Abendlande, in Europa, auftritt.

In Deutschland ist die Erfindung des Schießpulvers eng mit dem Namen Berthold Schwarz verknüpft [4]. Dieser "Bertholdus Niger", ein Franziskaner in Freiburg i. B., soll bei alchemistischen Versuchen zufällig das Schießpulver und seine Wirkung entdeckt haben. Im 15. und 16. Jahrhundert galt er allgemein als der Erfinder des Schießpulvers. Sichere Daten über diesen Mönch und die Zeit, in der er lebte, sind noch nicht ermittelt worden. Sieht man von den vielen über ihn erzählten Anekdoten ab und hält sich an die zuverlässigen Berichte aus deutschen, italienischen, niederländischen und anderen Quellen des 15. und 16. Jahrhunderts, so kann man wohl als wahrscheinlich annehmen, daß der Mönch Berthold Schwarz wirklich existiert hat und auch ohne Benutzung anderer, besonders arabischer Schriften, die Erfindung gemacht habe, aber zu einer Zeit, Mitte des 14. Jahrhunderts (am häufigsten wird sogar 1380 angegeben), in der anderwärts, auch in Deutschland, der Gebrauch des Schießpulvers schon wohlbekannt war. So wissen wir, daß Pulverfabriken 1340 in Straßburg, 1344 in Spandau, 1348 in Liegnitz existierten.
In Spanien ist die Rede von Feuerbällen bei der Belagerung von Alicante 1351, in Rußland wird um 1389, in Schweden um 1400 Artillerie eingeführt. Die Bewaffnung mit Bomben und Kanonen hat sich also recht schnell verbreitet, auch wenn andererseits die Bewaffnung der Infanterie mit Piken lange Zeit, in Frankreich bis zur Zeit Ludwigs XIV., beibehalten wurde und die englischen Armeen lange Zeit hindurch ihre alten Waffen benutzten und noch 1627 bei Belagerung der Insel Ré mit Pfeil und Bogen kämpften.
Durch die Erfindung des Schwarzpulvers (=Schießpulver) wurden nun auch andere Entdeckungen möglich: Beispielsweise lernte man, Minen zu legen, und anstelle von Vollkugeln Hohlgeschosse zu benutzen, in die Pulver eingearbeitet wurde, das, nach dem Abschießen durch anderes Schießpulver, detonierte. Es entstanden die Bomben im 16. Jahrhundert, die im 17. Jahrhundert eine große Wichtigkeit spielten.
Gegen Ende des 17. Jahrhunderts fing man auch an, die Explosionskraft im Bergbau und Straßenbau zum Sprengen zu benutzen. Mit Hilfe der Explosion war man nun im Besitz einer stärkeren Arbeitskraft als den Menschen.
Die erste Sprengarbeit wurde nach einem Protokoll des Chemnitzer Berggerichtsbuches am 8. Februar 1627 durch einen Tiroler Bergmann, Caspar Weindl, ausgeführt. Der Erfolg verbreitete sich wie ein Lauffeuer. Es wurde in Böhmen und dem Harz eingeführt (1632 in Clausthal), in Freiburg 1645, in England 1670, 1724 erst in Schweden. Die elektrische Zündung wurde im Jahre 1823 durch Harris, die Sicherheitszündschnur 1831 durch Bickford und die Bohrung mit gepreßter Luft 1854 durch Brunton und Bartlett erfunden.
Jahrhunderte hindurch war Schwarzpulver das für Schieß- und Sprengzwecke allein verwendete Triebmittel. Erst das 19. Jahrhundert brachte neue Sprengstoffe, zunächst die sog. Nitrokörper, die Salpetersäureester von Cellulose und ähnlichen Kohlenhydraten. 1832 hat Braconnot gefunden, daß aus Holzfasern, Stärkemehl u. dgl. durch Einwirkung von konzentrierter Salpetersäure leicht verbrennliche Stoffe entstehen, die er Xyloidin nannte. Pelouze zeigte 1838, daß dieses Xyloidin bei 180°C sich entzündet, aber auch durch starken Schlag explodiert. Er empfahl es zur Anwendung in der Feuerwerkerei. J. B. Dumas benutzte Papier zur Herstellung eines ähnlichen Körpers, den er Nitroamidin nannte. Jedoch waren all diese Produkte von ungleichmäßiger Wirkung und ungenügender Haltbarkeit.
Ein brauchbares Produkt erhielt erst Schönbein in Basel 1845 durch die Einwirkung von konzentrierter Salpetersäure auf Baumwolle. Äußerlich bemerkte man nichts, aber es entstand ein äußerst explosiver Körper, dem er den Namen "Schießbaumwolle" gab, und dessen Bereitung er geheim hielt. Deswegen kam es im Jahr 1846 zu einer zweiten Entdeckung durch R. Böttger in Frankfurt a. Main. Beide Erfinder vereinigten sich und boten es zusammen dem Deutschen Bund an. Es stand eine Nationalbelohnung aus, falls dieser Stoff das Schießpulver mit Vorteil ersetzen könne. Jedoch hatte inzwischen auch F. J. Otto in Braunschweig die explosive Baumwolle hergestellt und brachte das Verfahren durch einen Artikel in der Augsburger Allgemeinen Zeitung an die Öffentlichkeit. Experimente, die eine Komission in Mainz zur Prüfung der Schießbaumwolle auf ihre Verwendbarkeit angestellt hatte, verliefen positiv. 1853 führte die österreichische Regierung nach Übereinkommen mit dem Deutschen Bund die Schießbaumwolle ein zur Sprengung und Füllung von Hohlgeschossen. Doch schon bald wurde der Gebrauch von Schießwolle wieder in Frage gestellt, nachdem es gefährliche Explosionen in den Fabriken gab. Frederick Abel, ein Chemiker des engl. Kriegsdepartements, zeigte 1865, daß die Unfälle in der ungenügenden Reinigung der nitrierten Baumwolle lagen.
Eine folgenreiche Entdeckung wurde im Jahre 1846 durch Sobrero in Turin gemacht, nämlich die des Nitroglycerins. Jedoch konnte er diesem Explosivstoff keine technische Anwendung zuordnen. Man benutzte es stattdessen als therapeutisches Mittel: In sehr verdünnter alkoholischer Lösung galt es als Mittel gegen Kopfschmerz und Migräne. Erst seit Alfred Nobel (1863) wurden die ersten Versuche gemacht, das Nitroglycerin als Sprengmittel zu benutzen. Allerdings erwies sich der Umgang mit diesem als unsicher. Deswegen empfahl er den Bergleuten, das Nitroglycerin zunächst mit Methylalkohol zu mischen und vor dem Gebrauch mit Wasser zu behandeln, da man so das Nitroglycerin wieder trennen konnte, auf Grund des hydrophoben Charakters. Erst 1866 kam er darauf, es mit Kieselgur zu stabilisieren und gab ihm den Namen Dynamit. Man hatte nun also zwei geeignete Sprengmittel gefunden: Schießbaumwolle und Dynamit. Allerdings gab es dabei ein paar Probleme: Die in bestimmte Formen gepreßte Schießbaumwolle ließ sich oft nicht glatt in die Bohrlöcher bringen und wirkte oft zu kräftig. Dynamit nimmt bei Zutritt von Wasser dieses auf und läßt Nitroglycerin austreten; bei niedriger Temperatur gefriert es zu einer steinharten Masse, die auf mechanische Einwirkung ziemlich empfindlich reagiert. 1878 kombinierte Nobel beide Sprengstoffe und erhielt Sprenggelatine, die noch effektiver war. Man versuchte immer mehr, andere starke Explosivstoffe und Gemische zu erfinden. Zunächst zogen die wirklichen Nitrokörper, unter diesen Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol), die Aufmerksamkeit auf sich. Borlinetto hat 1867 ein Gemisch aus Pikrinsäure, Natronsalpeter und Kaliumdichromat als Sprengpulver empfohlen. Kalium- und Ammoniumpikrat wurden auch in England und Nordamerika zur Füllung von Bomben verwendet.
Je genauer man das Wesen der Explosion kennen lernte und je bessere Prüfmethoden ausgearbeitet wurden, umso mehr wurden die verschiedensten Stoffe, besonders Nitrokörper (z.B. TNT), aber auch Diazoverbindungen, in den Bereich der Sprengtechnik gezogen. Es würde zu weit führen, diese alle zu erläutern, zumal sie für "jugendfreies Feuerwerk" keine Bedeutung spielen und nur der Vollständigkeit halber hier zumindest genannt werden.

Wie Arthur Lotz [5] behauptet, soll Thomas Lediard, Sekretär des englischen Gesandten in Hamburg, der auch von 1722-1728 Direktor des dortigen Opernhauses war, der Erfinder der besonderen Form von Illuminationen und Feuerwerken gewesen sein.

Wie man also sieht, hat der Bereich der Kriegsführung und Sprengtechnik die Basis der Pyrotechnik gelegt. Wie man nur unschwer erkennen kann, hatten die Erfindungen, wie z.B. Schwarzpulver, enorme Auswirkungen auf die pyrotechnische Industrie, die sich immer weiter entwickelt hat.
Die Pyrotechnik hat aber auch Künstern Anregungen gegeben. So hat Georg Friedrich Händel seine Feuerwerksmusik zur Feier des Aachener Friedens 1748 komponiert. Sie sollte in London die Detanationen des Festfeuerwerkes begleiten [6].



2. ANALYSEN

Schon Kast [7] hat 1909 Anleitungen zur chemischen und physikalischen Untersuchung von Spreng- und Zündstoffen gegeben. Auch Brunswig [8] gibt 1916 eine Einführung in die Chemie der explosiven Vorgänge.
Auch ich werde mich nun mit den Untersuchungen von explosiven Gegenständen, nämlich mit jugendfreiem Feuerwerk, befassen.
Die Durchführung der Analysen war lang und teilweise kompliziert. Ich habe mehr als 50 Stunden in die Analysen von 7 verschiedenen Feuerwerkskörpern investiert, die die gesamte Produktpalette von "jugendfreiem Feuerwerk" im großen und ganzen vertreten soll. Leider sind die Ergebnisse, die bei manchen Untersuchen herausgekommen sind, nicht zufriedenstellend für mich verlaufen. Ich hätte gerne etwas mehr über die einzelnen pyrotechnischen Sätze erfahren. Aber dies war im Prinzip schon von vorne herein abzusehen. Die Mischungen gehören zu den Betriebsgeheimnissen der pyrotechnischen Firmen und konnten mir, auch nach konkreter Nachfrage, nicht genannt werden. Lediglich die Inhaltsstoffe der Wunderkerze und Knallteufel wurden mir mitgeteilt, weil dies ja auch kein großes Geheimnis mehr ist.
Sämtliche Analysen wurden nach den Prinzipien eines "Trennungsganges" durchgeführt, der jedoch aufgrund der Zeit und vor allem der dazu benötigten Chemikalien nur zu einem Bruchteil angewendet werden konnte. So konnten quantitativ nur zwei Feuerwerkskörper untersucht werden. Dies hat aber trotzdem, wie schon erwähnt, eine lange Zeitspanne in Anspruch genommen. Die Arbeiten mußten aufgrund der Vorschriften im Sprengstoffgesetz (§ 40 Abs. 1 Nr. 1) in einem Universitätlabor durchgeführt werden.
Eine spektrometrische Analyse wurde nicht durchgeführt, weil dazu viel zu viele verschiedene Substanzen in den Gemischen sind, die die Peaks überlagern.

Nitratnachweis:
Der Nitratnachweis erfolgt mit dem "Aquamerck-Kompaktlabor für Wasseruntersuchungen" von der Firma Merck. Das Prinzip beruht auf der Reduktion zu NO2- und anschließender Diazotierung und Kupplung zu einem rotvioletten Azofarbstoff. Es wird also kolorimetrisch nachgewiesen. Dieser Nachweis ist auch als Lunges Reagenz bekannt:


Zunächst wird eine qualitative Analyse mit 6%iger Kaliumnitratlösung durchgeführt:

Versuchsbeschreibung:
Es werden 0,06 g (60 mg) KNO3 in 1 l destilliertes Wasser gegeben und anschließend gut durchgerührt. Danach werden 5 ml abpipettiert und in ein extra dafür vorgesehenes Gläschen gegeben. In ein anderes kommen ebenfalls 5 ml der Kaliumnitratlösung. Nun wird das innere Glas mit 1 Mikrolöffel Reagenz 1 und danach mit 2 Mikrolöffel Reagenz 2 versetzt. Anschließend wird 1 Minute geschüttelt und noch weitere 5 Minuten gewartet, bis die Reaktion abgeschlossen ist. Jetzt kann man anhand der Farbskala den Wert ablesen.

Versuchsergebnis:
Es stellt sich tatsächlich ein Wert um die 60 mg/l ein.

Um die Nitrattests zu vereinfachen, wird ein weiterer Eichversuch durchgeführt, der jedoch nicht mit 1 l entmineralisiertem Wasser durchgeführt wird, sondern mit 100 ml. Zu diesem Zweck wird eine genauere Waage zur Hilfe genommen und eine bestimmte Menge des Kaliumnitrats abgewogen. Um in dem Bereich der Meßskala zu bleiben, soll die Nitratkonzentration bei 100 mg/l liegen. Dazu sind also 10 mg Kaliumnitrat in 100 ml Wasser zu lösen.

Versuchsdurchführung:
Man gibt vorsichtig mit einem Spatel ein paar Körner von Kaliumnitrat auf die Waage. Die Waage zeigt 0,00999 g an. Diese Menge wird in einen Erlenmeyerkolben gegeben und mit 100 ml Wasser aufgefüllt. Nun wird der Nitrattest nach Anleitung von Merck durchgeführt.

Versuchsergebnis:
Eine Durchführung des Nitrattests nach Anleitung bestätigt den Wert von einem Nitratgehalt von 100 mg/l.

Gesamtergebnis:
Beide Nitrattests sind ordnungsgemäß verlaufen und können zur weiteren Untersuchung nach Nitrat benutzt werden. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Sartorius-Präzisionswaage wird bei sämtlichen Nitrattests die Variante mit den 100 ml Wasser angewendet.


2.1. Analyse von "Polar-Wunderkerze"

2.1.1. Allgemeines:
Es werden "Polar-Wunderkerzen" der Firma "Weco" untersucht, Artikelnummer 6151, BAM -Zulassungsnummer "BAM-PI-0225". Diese Sorte von Wunderkerze ist in 10er-Päckchen zu kaufen. Das Gesamtgewicht einer Wunderkerze beträgt im Schnitt etwa 1,740 g und enthält davon 0,815 g als Brennmasse. Der Eisenstab wiegt 0,635 g.

2.1.2. Aufbau:

2.1.3. Vorbereitungen:
Um eine Wunderkerze überhaupt erst analysieren zu können, muß sie in pulverisierter Form vorliegen. Dazu wird eine Wunderkerze genommen und mit Mörser und Pastill pulverisiert. Es entsteht nach mehreren Minuten ein feines Pulver.


2.1.4. Nitratnachweis:
Es wird versucht, eine Menge von ca. 10 mg Wunderkerzensatz abzuwiegen. Die Waage zeigt 0,01083 g an. Anschließend wird der Nitrattest durchgeführt. Die Farbskala zeigt einen Wert von ca. 60 mg/l an

2.1.5. Versuche:

2.1.5.1. Versuch 1

Versuch 1 findet in abgewogenen Reagenzgläsern statt:

2.1.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
0,5 g Wunderkerzen-Pulver werden mit 3 ml Wasser versetzt, geschüttelt und zentrifugiert. Der Überstand wird vorsichtig abpipettiert und in ein neues Reagenzgefäß gegeben. Zu dem Überstand wird nun 1 ml 12 M Salzsäure hinzugefügt. Es entsteht eine gelbe Trübung. Nach Hinzugabe einer ausreichenden Menge (zur vollständigen Reaktion) 9 M Schwefelsäure entsteht ein weißer Niederschlag. Damit der Überstand in ein neues Reagenzglas abpipettiert werden kann, wird zunächst zentrifugiert. Das Reagenzgefäß mit dem weißen Niederschlag wird in einen Exsikkator (als Trockensubstanz wird P4O10 verwendet) gegeben, um es später abzuwiegen. Mit dem Überstand wird weiter experimentiert. Die stark saure Lösung wird nun mit 5 M NaOH-Lösung auf 10 ml aufgefüllt, so daß sie alkalisch wird. Zur Bestimmung des pH-Wertes wird Universallackmuspapier genommen. Es entsteht ein braun-roter Niederschlag. Nun wird wieder zentrifugiert und anschließend 4 ml von den 10 ml in ein neues Reagenzglas abpipettiert, zu dem weitere 6 ml Ammoniak hinzugegeben werden. Es erfolgt keine Reaktion. Der rot-braune Niederschlag wird in den Exsikkator gelegt, damit ihm die Feuchtigkeit entzogen wird, um ihn später zu wiegen.

2.1.5.1.2. Versuchsergebnis:
Die gelbe Trübung entsteht vermutlich durch eine winzige Menge von gelöstem Eisen(III)-chlorid das sich gebildet hat. Bariumdichlorid kann es auf jeden Fall nicht sein, weil dieses weiße Kristalle bildet und relativ leicht löslich ist. Es muß sich also irgend ein lösliches Eisensalz in dem Wunderkerzensatz befinden. Ein Fe3+-Salz ist dabei wahrscheinlicher als ein zweiwertiges Eisensalz, weil ansonsten eine zunächst blau-grüne Färbung (FeCl2) zu beobachten wäre und nach Hinzugabe der Schwefelsäure sich Eisensulfat gebildet hätte. Möglicherweise hat aber auch die sehr hohe Konzentration der Salzsäure die Bildung von blau-grünem Eisensulfat verhindert.
Der weiße Niederschlag ist aus Bariumnitrat und Schwefelsäure gebildetes schwerlösliches Bariumsulfat, welches gravimetrisch zur Errechnung der vorigen Bariumnitratkonzentration dienen kann.
Der rot-braune Niederschlag ist sehr wahrscheinlich gebildetes Eisen(III)-hydroxid. Das Hydroxid-Anion des Natriumhydroxids hat dem Eisen(III)-chlorid das Fe3+-Kation entzogen.

2.1.5.2. Versuch 2:

2.1.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Der Festsatz aus Versuch 1 wird mit 4 ml 5 M NaOH versetzt. Das Gemisch fängt an, ein wenig zu schäumen. Anschließend wird zentrifugiert. Danach wird der Überstand in ein neues Reagenzglas getan, zu dem nun ein paar Tropfen 1 M Calciumacetatlösung hinzugefügt werden. Es entsteht ein weißer Niederschlag. Eine Hinzugabe von einigen Tropfen 1 M Natriumthiocyanatlösung bringt keine Reaktion.

2.1.5.2.2. Versuchsergebnis:
Das Natriumhydroxid hat mit Aluminium zu einem Aluminiumhydroxidkomplex reagiert:
Der entstandene weiße Niederschlag ist Aluminiumhydroxidacetat und es riecht ein wenig nach Essigsäure:
Da die Natriumthiocyanatlösung keine Färbung der Flüssigkeit bewirkt hat, kann man davon ausgehen, daß sich höchstens Fe2+-Ionen in Lösung befinden. Vermutlich ist bei Hinzugabe von NaOH weißes Fe(OH)2 enstanden. Leider konnte jedoch kein weiterer Test zur Prüfung auf Fe2+-Ionen durchgeführt werden, weil dazu kein Kaliumhexcyanoferrat-(III) zur Verfügung stand, welches eine "Turnbulls/Berliner" blaue Färbung ergeben hätte.

2.1.5.3. Versuch 3:

2.1.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Man geht mit einem Magneten an das Wunderkerzengemisch heran. Magnetische Partikel bleiben am Magneten hängen.

2.1.5.3.2. Versuchsergebnis:
Die magnetischen Partikel sind Eisenspäne.


Errechnung des Bariumnitratgehaltes:

Das leere Reagenzglas wog 6,6257 g. Mit dem Bariumsulfat wiegt es nun 6,84967 g. Das bedeutet, das BaSO4 wiegt insgesamt 0,22397 g.
Die Atommasse von Bariumnitrat ist 261,33 u, die von Schwefelsäure 98 u, die von Bariumsulfat 233,33 u und die von Salpetersäure 63 u. Also kommt man mit Hilfe des Dreisatzes nach untenstehender Rechnung auf ca. 0,251 g Bariumnitrat.


Errechnung des Eisenchlorid bzw. des Eisengehaltes:

Als leeres Reagenzglas wog dieses 6,5903 g. Mit dem Eisen(III)-hydroxid wiegt es jetzt 7,10363. Das Fe(OH)3 wiegt also 0,51333 g. Nach folgender Rechnung kommt man auf ca. 0,78 g Eisen(III)-chlorid. Der Fe3+-Ionengehalt, und im Prinzip ist dies das Gewicht von elementarem Eisen, beträgt demnach ca. 0,27 g.


Beurteilung der Versuchsergebnisse:

Der Inhalt eines Eisensalzes in der Wunderkerze ist sehr merkwürdig. Jedoch könnte das Eisenpulver in der Wunderkerze an der feuchten Luft ein wenig angerostet sein. Dagegen spricht jedoch die Farbe des Satzes. Es ist einheitlich grau. Unter dem Mikroskop betrachtet, kann man keine rostfarbenen Körner entdecken. Der hohe Anteil an Eisenionen ist außerdem unrealistisch. Mit ca. 0,27 g würde dieser ca. 50% des gesamten Wunderkerzensatzes ausmachen. Es muß sich also auf jeden Fall um einen Meßfehler handeln. Vermutlich ist das entstandene Eisen(III)-hydroxid nicht ganz wasserfrei gewesen, so daß ein zu hohes Gewicht gemessen wurde und es somit zu Folgefehlern in der Rechnung gekommen ist.
Eine Zusammensetzung aus ca. 50 % Bariumnitrat ist dagegen realistisch, obwohl der Nitrattest auf etwa 60% Nitratgehalt kommt. Eine gewisse Fehlerquote ist aber immer dabei.

2.1.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:

In Wunderkerzensätzen wird ca. 50-60% Bariumnitrat als Sauerstofflieferant eingesetzt. Als Brennmaterial wird Aluminium verwendet. Die wegsprühenden Funken sind glühende Eisenpartikel. Auf eine spätere Anfrage an die Firma "Weco" wird mir mitgeteilt, daß Dextrin als Bindemittel verwendet wird.



2.2. Analyse von "Knallteufel"

2.2.1. Allgemeines:
Es werden "Knallteufel" der Firma "Weco" verwendet, Artikelnummer 1205, die in 50 Stück-Kartons in den Handel kommen. Die BAM-Zulassungsnummer lautet "BAM-PI-0698". Das Gewicht eines "Knallteufels" beträgt im Schnitt 0,258 g und wurde durch Abwiegen von 30 zufällig ausgewählten "Knallteufeln" ermittelt.

2.2.2. Aufbau:

2.2.3. Vorbereitungen:
Um mit Knallteufeln experimentieren zu können, müssen diese zunächst "geschält", d.h. die Papierhülle muß vorsichtig entfernt werden, damit sich die Inhaltsstoffe besser lösen können.


2.2.4. Nitratnachweis:
Ein Nachweis ist nicht erforderlich, weil nur Silberfulminat enthalten ist.

2.2.5.Versuche:

2.2.5.1. Versuch 1:

2.2.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Es werden 4 Stück (= 0,97 g) genommen, in 3 ml Wasser gegeben und kräftig geschüttelt. Danach wird die leicht milchig trüb gewordene Flüssigkeit von dem Quarzsand getrennt, indem sie filtriert wird. Anschließend werden 1,5 ml 12 M Salzsäure hinzugegeben. Mit bloßem Auge ist keine Reaktion festzustellen. Deswegen wird weiter 1 ml 9 M Schwefelsäure hinzugegeben. Keine Reaktion. Auch nach Hinzugabe von 6,5 ml NaOH auf 12 ml erfolgt keine Reaktion. Hinzugabe von einigen ml Ammoniak bewirkt auch keinerlei Reaktion.

2.2.5.1.2. Versuchsergebnis:
Die Trübung der Flüssigkeit kommt vermutlich von dem Quarzsand, der anscheinend nicht reingewaschen wurde. Da jede der Nachweismethoden fehlgeschlagen ist, gibt es nur noch vier verschiedende Möglichkeiten:
1. Es sind keine nachgewiesenen Stoffe enthalten.
2. Produkte, die durch Nachweisreaktionen entstanden sind, haben weiter reagiert.
3. Die Konzentration der Ausgangsstoffe war für sichtbare Reaktionen zu gering.
4. Es sind andere Substanzen enthalten, die nicht überprüft wurden.

Bewertung des Versuchsergebnisses:
Möglichkeit Nummer 1, 2 und 4 scheiden aus, weil ich später eine offizielle Mitteilung der Inhaltsstoffe von "Weco" bekam, nachdem als Knallsatz "Silberfulminat" verwendet wird, was auch meine Vermutung war. Quecksilberfulminat wäre wegen seiner erhöhten Gefährlichkeit nicht in Frage gekommen, wohl aber Phosphor und Chlorat Mischungen, die auch in Amorces Verwendung finden.

Da der Silbernachweis mit der Salzsäure anscheinend nicht funktioniert hat, wird ein weiterer Versuch mit höheren Konzentrationen durchgeführt:


2.2.5.2.Versuch 2:

2.2.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Es werden 30 Knallteufel (= 7,74 g), wie oben beschrieben, vorsichtig von der Papierhülle befreit, mit 5 ml Wasser versehen und geschüttelt. Durch Filtration wird der Quarzsand von der getrübten Flüssigkeit getrennt. Danach wird zentrifugiert und die nun klare Flüssigkeit vorsichtig abpipettiert und in ein neues Reagenzglas getan. Nach Aufsaugen durch das Filterpapier hat sich die Menge auf 1 ml reduziert. Zu dieser kommen nun weitere 1 ml 12 M Salzsäure. Nach dem ersten Tropfen fällt schlagartig ein leichter käsiger Niederschlag in der obersten Schicht der Flüssigkeit aus, der sich aber sofort nach weiterer Hinzugabe von Salzsäure wieder auflöst.

.2.5.2. Versuchsergebnis:
Da Silberfulminat eine Ionenverbindung ist, lagert sich das Cl- der Salzsäure an das Silberkation des Fulminats an und bildet sofort einen käsigen Niederschlag aus schwerlöslichem Silberchlorid (pKL = 9,96).

Da jedoch ein Überschuß an Chlorid-Anionen (durch die starke Konzentration der Salzsäure) gegeben ist, reagiert das Silberchlorid zu einem leichter löslichen (pKL = 5,4) Silberchlorid-Komplex weiter.

Somit ist also keine quantitative Analyse auf diese Art und Weise möglich. Deswegen wird noch ein Zusatzversuch durchgeführt.

Zusatzversuch 1:
Zu Versuch 2 wird ein wenig Kaliumbromid hinzugegeben. Es tritt keine sichtbare Reaktion auf.

Versuchsergebnis:
Die gewünschte Fällung mit Kaliumbromid ist fehlgeschlagen. Da Silberbromid (pKL = 12,4) noch schwerer löslich als Silberchlorid gewesen wäre, hätte es ausfallen müssen. Anscheinend hat es aber mit dem Silberchlorid einen löslichen Komplex gebildet.


2.2.5.3. Versuch 3:

2.2.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Der Bodensatz aus wenigen Partikel von Versuch 2 wird mit Wasser vermischt und mit Kaliumbromidlösung versetzt. Es tritt kein Niederschlag auf.

2.2.5.3.2. Versuchsergebnis:
Die Substanz hat nichts mit dem Knallsatz zu tun und kommt vermutlich von Verunreinigungen des Quarzsandes, die hier nicht weiter untersucht werden sollen.

2.2.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:

Als Knallsatz wird in "Knallteufeln" Silberfulminat verwendet, welches nur in sehr geringen Mengen vorkommt. Das Sprengstoffgesetz schreibt eine maximale Menge von 2,5 mg pro Knallsatz vor. Selbst unter einem Lichtmikroskop erkennt man nur vereinzelt wenige Kristalle. Deswegen ist es verständlich, daß Versuch 1 völlig daneben ging, weil die Konzentration zu gering war. Selbst mit der 30fachen Menge ist die Konzentration noch so gering, daß eine gravimetrische Bestimmung kaum durchzuführen ist.

2.3. Analyse von "Geisterlichter" (grün)

2.3.1. Allgemeines:
Es werden "Geisterlichter" der Firma "Weco" verwendet, Artikelnummer 4418, die in 4er-Packungen in den Handel kommen. Darin sind jeweils zwei rote und zwei grüne Fontänen enthalten. Es werden jedoch nur die grünen analysiert. Die BAM-Zulassungsnummer lautet "BAM-PI-0537/0542". Der Effektsatz dieses Feuerwerkskörpers wiegt 1,44 g.

2.3.2. Aufbau:


2.3.3.Vorbereitungen:
Um den Effektsatz zu analysieren, wird die Zündschnur mit samt dem violettfarbenen Seidenpapier entfernt, indem man zunächst das "Justierband" zerschneidet, dann fest an der Stoppine zieht und diese entfernt. Jetzt ist der Effektsatz mit Hilfe eines Zahnstochers zur Lockerung frei zugänglich. Beim Entleeren des Papprohrs fällt auf, daß zunächst eine recht dunkle Mischung zu sehen ist, die jedoch recht schnell in eine einheitlich graue Mischung wechselt. Am Schluß kommt wieder eine etwas dunklere Schicht.

2.3.4. Nitratnachweis:
Es wird eine Menge von ca. 10 mg abgewogen. Die Waage zeigt einen Wert von 0,01003 g an. Nun wird der Nitrattest nach Merck durchgeführt. Nach Ablesen der Farbskala stellt sich ein Wert von ca. 40-60 mg/l heraus. Der Farbton tendiert aber eher zu den 40 mg/l.


2.3.5. Versuche:

2.3.5.1. Versuch 1:

2.3.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Ein Teil des Inhalts eines grünen "Geisterlichts" (0,61 g) wird in 3,5 ml Wasser gelöst, geschüttelt, und anschließend zentrifugiert. Danach werden davon 2,5 ml abpipettiert und in ein neues Gefäß getan. Dieses wird mit 1,5 ml 12 M Salzsäure auf 4 ml aufgefüllt. Es entsteht eine gelbe Färbung. Nach Hinzugabe von 3 ml 9 M Schwefelsäure entsteht ein weißer Niederschlag. Nun wird zentrifugiert und von den 7 ml 4 ml in ein neues Reagenzgefäß getan. Die restlichen 3 ml in dem Reagenzglas mit dem weißen Niederschlag werden entfernt, damit die nun fast wasserfreie weiße Substanz in dem Exsikkator wasserfrei wird, um sie abzuwiegen.
Das neue Reagenzgefäß mit den 4 ml wird nun mit 7,5 ml 5 M NaOH alkalisch gemacht. Die vorher noch gelbe Flüssigkeit wird daraufhin klar, und am Boden setzt sich ein glasiger Niederschlag ab, der nun auch, nachdem von den 11,5 ml 4 ml in ein neues Reagenzglas getan und mit 6 ml Ammoniak gemischt worden sind, getrocknet wird. Bei der Hinzugabe von Ammoniak passiert nichts.

2.3.5.1.2. Versuchsergebnis:
Die gelbe Färbung ist vermutlich ein winziger Anteil von gelöstem Eisen(III)-chlorid, das durch Dimerisierung auch zu gelöstem (FeCl3)2 reagieren kann. Da jedoch kein Niederschlag, sondern eine Färbung vorliegt, wurde auf eine quantitative Untersuchung verzichtet, weil eine Eindampfung zu lange dauern würde, die Ausbeute zu gering wäre und noch Fremdsalze vorhanden wären.
Der weiße Niederschlag ist schwerlösliches Bariumsulfat: Das Ba2+-Kation reagiert mit dem SO42--Anion der Schwefelsäure. Da in dem Leuchtsatz ein Sauerstoffträger nicht fehlen darf, liegt die Vermutung nahe, daß hier Bariumnitrat verwendet wird, weil dieser gleich auf doppelte Weise nützlich ist: Er spendet Sauerstoff und ist für die grüne Farbe des Feuers mitverantwortlich. Auf diese Weise kann man anhand der gravimetrischen Bestimmung des Bariumsulfats auf die Menge des Bariumnitrats schließen.
Aufgrund dieser Überlegungen verläuft die Reaktion also folgendermaßen:
Die glasige Substanz, die nach Hinzugabe von NaOH entsteht, ist sehr rätselhaft.
Es ist aber sehr wahrscheinlich ein Hydroxid. Eisen(II)-hydroxid und Eisen(III)-hydroxid fallen jedoch aufgrund der Färbung außer Betracht. Die erste Verbindung bildet einen weißen Niederschlag, die zweite einen rotbraunen Niederschlag. Deshalb ist es schwierig herauszubekommen, um welche Verbindung es sich handeln könnte. Normalerweise müßte man davon ausgehen, daß das Eisen(III)-chlorid mit dem Natriumhydroxid zu dem rotbraunen Eisen(III)-hydroxid reagiert. Es gibt deswegen nur zwei Vermutungen:
· Die gelbe Flüssigkeit besteht nicht aus Eisen(III)-chlorid.
· Es hat sich eine mir unbekannte Komplexverbindung gebildet.


2.3.5.2. Versuch 2:
Ein Nachweis der Substanz durch Flammenfärbung bringt auch keine nennenswerten Erkenntnisse. Die Substanz hat die Flamme nicht gefärbt. Somit fallen also die Alkali- und einige Erdalkalimetalle außer Betracht.
Nach ein paar Tagen fällt zudem auf, daß die Chemikalie sich verflüssigt hat und somit hygroskopisch ist. Die Substanz bleibt also weiterhin unbekannt.


2.3.5.3. Versuch 3:

2.3.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Der hydrophobe Bestandteil aus Versuch 1 wird mit 4 ml 5 M NaOH versetzt. Es tritt ein leichtes Schäumen ein. Anschließend wird zentrifugiert und der Überstand in ein neues Reagenzglas abpipettiert, zu dem ein paar Tropfen 1 M Calciumacetatlösung hinzugegeben werden. Es bildet sich ein weißer Niederschlag.




2.3.5.3.2. Versuchsergebnis:
Der weiße Niederschlag ist sehr wahrscheinlich entstandenes Aluminiumhydroxidacetat. Das elementare Aluminium hat mit dem Natriumhydroxid zu einem löslichen Komplexsalz reagiert.

Mikroskopische Untersuchung des Satzes:

(1) Dazu werden einige Körner des "grauen Satzes" auf den Objektivträger gegeben. Es wird eine Vergrößerung von 16x5 eingestellt. Man sieht matt weiße Salze in unterschiedlichen Korngrößen, die sich an metallisch glänzende Bröckchen gelagert haben. Außerdem sind klare stäbchenförmige Kristalle zu sehen. Sehr vereinzelt sind merkwürdige rotbraune Kügelchen zu entdecken. Bei einer Vergrößerung von 16x20 kann man einzelne Oberflächen betrachten, was aber keine Vorteile bringt.

Ergebnis:
Eines der klaren Salze wird auf jeden Fall das schon bewiesene Bariumnitrat sein. Andere weiße Salze, vor allem diese vereinzelten rotbraunen Kügelchen, könnten möglicherweise Abbrandreglerstoffe, wie z.B. PVC, sein. Es könnten aber auch Zusatzstoffe zur Flammenfärbung sein, wie z.B. Bariumoxalat. Die im Gegensatz zu den anderen Körnern doppelt so groß wirkenden Metallbrocken werden wohl Aluminiumstückchen sein.

(2) Untersucht man den Teil des dunklen Satzes, erkennt man kohlefaserartige schwarze Brocken, die mit matt weißen Salzkörnern zusammenkleben. Nur vereinzelt erkennt man Metallstückchen.

Ergebnis:
Die schwarzen Brocken sind Kohlestückchen, die als Verbrennungsmittel dienen, und die matt weißen Körner sind der Sauerstofflieferant dafür. Die Aluminiumstücke sind vermutlich aus dem "grauen Teil" der Fontäne versehentlich mit reingeraten.

2.3.5.4. Versuch 4: Flammenfärbung

2.3.5.4.1. Versuchsbeschreibung:
Eine geringe Probe des Satzes wird auf ein Magnesiastäbchen gegeben, daß zuvor mit konz. Salzsäure gereinigt wurde. Anschließend wird es in die Flamme des Bunsenbrenners gehalten. Sofort erscheint eine helle grüne Stichflamme. Danach wird die Bunsenbrennerflamme für kurze Zeit violettfarbig.

2.3.5.4.2. Versuchsergebnis:
Die grüne Flamme kommt durch das Barium. Anscheinend ist aber auch ein geringer Anteil eines Kaliumsalzes in dem Satz enthalten.


Berechnung des Bariumnitratgehaltes:

Als leeres Reagenzglas wog dies 6,6224 g. Mit dem Bariumsulfat wiegt es nun 6,93812 g. Das bedeutet, das BaSO4 wiegt 0,31572 g. Mit Hilfe von diesen Angaben und der Reaktionsgleichung kann man die Menge des Bariumnitrats errechnen. Der Rechnung nach müßten also ca. 0,35 g Bariumnitrat in den grünen Fontänen enthalten sein.

2.3.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:

Der Inhalt eines grünen Geisterlichtes setzt sich aus einer dünnen Schicht schwarzen Pulvers zusammen, unter der sich das Kernstück des Satzes, nämlich das graue Pulver befindet. Unter diesem wiederum ist noch einmal eine dunklere Mischung vorhanden, die sehr wahrscheinlich als Treibladung dient. Die dunkleren Mischungen sind wahrscheinlich Abwandlungen von Schwarzpulversätzen . Der Flammentest beweist die Anwesenheit von Kalium. Vermutlich wird hier Kaliumnitrat verwendet, der auch in geringen Mengen in dem grauen Leuchtsatz zu entdecken ist (siehe Flammenfärbung). Vielleicht hat sich aber auch beim Ausschütten ein wenig von dem dunkleren Satz in den grauen gemogelt.
In dem grauen Leuchtsatz ist auf jeden Fall Bariumnitrat enthalten, das für eine grüne Flamme sorgt. Allerdings bestätigt der Nitrattest nicht unbedingt die Anwesenheit von ca. 57% Bariumnitrat. Der Nitrattest hat einen Wert von etwas mehr als 40% ergeben. Es kann aber auch sein, daß nicht nur Bariumnitrat als Flammenfärber benutzt wird, sondern auch z.B. Bariumoxalat. Dies könnte die erhöht gemessene Bariumsulfatmenge erklären. Es ist aber auch hier nicht gewährleistet, daß das Bariumsulfat ganz wasserfrei gewesen ist und es zu Folgefehlern in der Rechnung kam.
Aluminiumpulver ist auch in der Fontäne enthalten, was die mikroskopische und chemische Analyse bestätigen. Unklar ist jedoch, welche weiteren Stoffe enthalten sind. Ein Eisensalz wäre zumindest als Abbrandregler oder Oxidationsmittel zwar möglich, konnte aber nicht speziell nachgewiesen werden. PVC wird in einigen Leuchtsätzen verwendet und könnte auch hier eine Rolle spielen. Auf diese Substanz und auch auf organische Substanzen konnte jedoch nicht geprüft werden.


2.4. Analyse von "Dicke Brummer"

2.4.1. Allgemeines:
Es werden "Dicke Brummer" der Firma "Weco" verwendet, Artikelnummer 4918, die in 3er-Packungen in den Handel kommen. Die BAM-Zulassungsnummer dieses Produktes lautet "BAM-PI-0504". Ein pyrotechnischer Gegenstand wiegt insgesamt 7,57 g, von denen 1,52 g Effektsatz enthalten sind.

2.4.2. Aufbau:



2.4.3. Vorbereitungen:
Um die chemischen Stoffe dieses Feuerwerkskörpers zu analysieren, muß das dickwandige Papprohr mit Hilfe einer Laubsäge in der Mitte durchsägt werden.
Nun ist der Effektsatz frei zugänglich. Mit einem Zahnstocher muß allerdings der Satz auseinandergebröckelt werden, da der Satz extrem verdichtet ist.

2.4.4. Nitratnachweis:
Es werden exakt 10 mg vom Satz abgewogen. Anschließend wird der Nitrattest nach Merck durchgeführt. Die Farbskala deutet auf einen Nitratgehalt zwischen 40-60 mg/l. Die Farbe scheint aber nur um eine kleine Nuance dunkler, so daß der Wert wohl ein bißchen über 40 mg/l liegt.

2.4.5. Versuche:

2.4.5.1. Versuch 1:

2.4.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Zu 0,2 g Pulver von "Dicke Brummer" werden 4 ml Wasser gegeben, vermischt, zentrifugiert und in ein neues Reagenglas abpipettiert.
Zu diesem werden nun 2 ml 1 M Schwefelsäure hinzugegeben. Sofort fällt ein weißer Niederschlag aus, der anschließend zentrifugiert wird. Von den nun 6 ml werden 4 ml in ein neues Reagenzglas abpipettiert. Von den anderen 2 ml wird 1 ml in Reagenzglas Nummer 2 getan und 1 ml in Reagenzglas Nummer 3, mit denen später weiterexperimentiert wird. Nach Hinzugabe von 2 ml 12 M Salzsäure bilden sich leichte, klare Schlieren, aber ansonsten ist keine Reaktion zu erkennen.
Zu den 6 ml kommen nun 8 ml 5 M Natriumhydroxidlösung, damit die Lösung alkalisch wird. Nichts passiert.
Von den 14 ml Reagenzglas Nummer 1 werden 4 ml in ein neues Reagenzglas gefüllt und mit 2 ml 12 M HCl angesäuert. Anschließend werden 2 ml 1 M Calciumacetatlösung hinzugegeben. Es passiert nichts. Nach Hinzugabe von 0,5 ml 1 M Kaliumjodidlösung färbt sich die Flüssigkeit gelb.

2.4.5.1.2. Versuchsergebnis:
Der weiße Niederschlag wird wohl zumindest zu einem großen Teil ausgefallenes Bariumsulfat oder Strontiumsulfat sein. Sind Bariumionen enthalten, fällt auf jeden Fall Bariumsulfat aus, auch wenn Strontiumionen dabei sind. Es kann allerdings auch weißes Bleisulfat entstanden sein.

Da keine Fällungsreaktion mit NaOH stattfindet, können wir davon ausgehen, daß keine Eisenionen vorhanden sind.
Da nach Hinzugabe von Calciumacetatlösung kein Niederschlag ausgefallen ist, werden wohl keine Aluminiumionen vorhanden sein.
Die Gelbfärbung könnte durch eine geringe Menge Bleiiodid entstanden sein. Da aber kein Niederschlag ausgefallen ist und sich PbI2 nur zu 0,08% in Wasser löst [9], ist es wahrscheinlicher, daß sich ein wenig Jod gebildet hat. Dies wäre ein Indiz für Chlorat.
In saurem Milieu ist Chlorat ein starkes Oxidationsmittel. So wird aus Kaliumiodidlösung Jod ausgeschieden:
Interessant wäre gewesen, wenn man die Salzsäure nach dem Kaliumiodid hinzugegeben hätte. Wäre es dann auch gelb gewesen, dann wäre es mit ziemlicher Sicherheit ein Nachweis von einer winzigen Menge Bleiiodid.

2.4.5.2.Versuch 2:

2.4.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Von Reagenzglas Nummer 1 wird 1 ml Flüssigkeit in ein neues Reagenzglas gegeben und mit 1 ml 1 M Natriumthiocyanat-Lösung versetzt. Keine Reaktion.

2.4.5.2.2. Versuchsergebnis:
Es sind auf keinen Fall Fe3+-Ionen enthalten, obwohl dies schon nach der Hinzugabe von NaOH aus Versuch 1 feststand. Es hätte aber sein können, daß die Eisenionen-Konzentration für den Hydroxid-Test zu gering gewesen ist. Das Reagenz aus Natriumthiocyanat dagegen reagiert schon auf sehr geringe Mengen.

2.4.5.3. Versuch 3:

2.4.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Zu 1 ml von Reagenzglas Nummer 2 werden ein paar Tropfen 1 M Silbernitratlösung hinzugetan. Sofort bildet sich ein weißer Niederschlag.

2.4.5.3.2. Versuchsergebnis:
In dem pyrotechnischen Satz muß ein Chlorid-Salz enthalten sein, da Chloridionen in der Lösung vorhanden sind und mit dem Silberkation zu Silberchlorid reagiert haben.



2.4.5.4. Versuch 4:

2.4.5.4.1. Versuchsbeschreibung:
Zu der weißen Substanz aus Versuch 1 fügt man 4 ml 5 M NaOH hinzu und schüttelt kräftig durch. Die Substanz hat sich anscheinend ein wenig gelöst. Nun wird zentrifugiert, die klare Lösung abpipettiert und in ein neues Reagenzglas getan. Anschließend werden dazu ein paar Tropfen 1 M Kaliumiodidlösung hinzugegeben. Es passiert nichts. Es muß erst noch angesäuert werden. Nach Hinzugabe von 2,5 ml 12 M HCl wird schon nach dem ersten Tropfen eine Gelbfärbung sichtbar.

2.4.5.4.2. Versuchsergebnis:
Dieses Ergebnis ist merkwürdig. Im Prinzip wäre dies ein Nachweis für Chlorat. Die einzige Erklärung dafür ist vielleicht, daß beim Ausfällen von Barium- oder Strontiumsulfat ein paar Chlorationen an deren Oberfläche mitgerissen wurden, die sich dann wieder in NaOH gelöst haben und dann mit dem Iodid reagieren konnten. Es kann natürlich auch eine mir unbekannte Fremd-Ionen Reaktion stattgefunden haben, da das Sulfat ganz am Anfang schon ausgefallen ist und noch andere Ionen mitgerissen wurden.

2.4.5.5. Versuch 5:

2.4.5.5.1. Versuchsbeschreibung:
Zu Reagenzglas Nummer 3 wird 1 ml 1 M Kaliumiodidlösung hinzugegeben. Es passiert nichts. Auch nach Hinzugabe von ein paar Tropfen 1 M Natriumthiocyanatlösung findet keine Färbung statt.

2.4.5.5.2. Versuchsergebnis:
Falls in Versuch 1 anfangs Bleiionen enthalten waren, liegen diese nun vollständig als weißes Bleisulfat vor. Ansonsten wäre hier gelbes Bleiiodid ausgefallen. Das NaSCN beweist das Nichtvorhandensein von Eisen(III)-ionen.

2.4.5.6. Versuch 6:

2.4.5.6.1. Versuchsbeschreibung:
Zu den hydrophoben Bestandteilen aus Versuch 1 werden 4 ml 5 M NaOH hinzugegeben. Es wird leicht milchig trüb und fängt an zu schäumen. Unter Gasbildung steigen Metallteilchen nach oben. Anschließend wird zentrifugiert. Da ein metallischer Glanz noch zu erkennen ist, werden weitere 4 ml NaOH hinzugetan, geschüttelt, einen Tag stehen gelassen und dann zentrifugiert. Die Lösung hat einen leichten gelb-braunen Touch bekommen. Ein weißer Niederschlag ist nicht zu erkennen. Es gibt nur einen Bodensatz. (Reagenzglas Nr. 4). Von der Flüssigkeit aus Reagenzglas Nr. 4 werden nun 3,5 ml abpipettiert und in ein neues Reagenzglas getan. Dazu kommen ein paar Tropfen 1 M Calciumacetatlösung hinzu. Es fällt ein weißer Niederschlag aus. Nach Hinzugabe von einigen Tropfen 1 M Natriumthiocyanat passiert nichts.

2.4.5.6.2. Versuchsergebnis:
Die gelbbraune Färbung kommt vermutlich durch das Rosten von Eisen. Merkwürdig dabei ist, daß dieses nicht durch das Natriumthiocyanat nachgewiesen wird, deshalb wird Versuch 7 durchgeführt.
Das Calciumacetat beweist das Vorhandensein von Al3+.


2.4.5.7. Versuch 7:

2.4.5.7.1. Versuchsbeschreibung:
Die Flüssigkeit von Reagenzglas Nr. 4 wird abpipettiert und entsorgt. Zu dem Bodensatz kommen nun 2 ml Wasser und 1 ml 12 M HCl. Es schäumt heftig. Nach dem Zentrifugieren ist die Flüssigkeit klar und gelbstichig. Der Bodensatz hat sich ein wenig gelöst. Die Flüssigkeit wird abpipettiert in ein neues Reagenzglas. Nach Hinzugabe von Natriumthiocyanat ergibt sich ein blutroter Niederschlag:

2.4.5.7.2. Versuchsergebnis:
Nach Hinzugabe der Salzsäure hat sich elementare Eisen gelöst. Die rote Farbe des Eisenthiocyanats bestätigt das Vorhandensein von dreiwertigen Eisenkationen.

2.4.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:
Der Pulversatz in "Dicke Brummer" ist sehr komprimiert untergebracht. Unter einem Mikroskop kann man keine klaren Strukturen erkennen, weil die Chemikalien förmlich "zusammengebacken" sind. Auf jeden Fall wird aber Bariumnitrat enthalten sein. Strontiumnitrat ist auch sehr wahrscheinlich enthalten. Der Nitratgehalt liegt hier bei ca. 40%. Das ist meiner Meinung nach zu wenig als Sauersauerstofflieferant. Deshalb halte ich es für möglich, daß Chlorate enthalten sind, was Versuch 4 beweisen würde. Dagegen spricht jedoch die Gefährlichkeit. Es könnten allerdings auch noch andere Oxide als Sauerstofflieferant dienen, was jedoch nicht bewiesen wurde. Als Verbrennungsstoff wird auch hier Aluminium verwendet, damit man auf die hohen Temperaturen kommt, die für Leuchteffekte nötig sind. Magnesium hätte zwar auch drin sein können, konnte aber nicht nachgewiesen werden, da keine weiße Substanz nach Hinzugabe von Natriumhydroxid entstanden ist. Es hätte auch gefährlich sein können, wenn Chlorat enthalten wäre. Eisenpulver ist zu einem großen Anteil enthalten. Ein Chlorid scheint auch enthalten zu sein, vermutlich Strontium- und/oder Bariumchlorid, weil sie zusätzlich für Brillianz an Farbe sorgen. Es könnte aber auch Natriumchlorid sein, was für eine gelbe Flamme verantwortlich ist.


2.5. Analyse von "Tolle Biene"

2.5.1. Allgemeines:
Es wird "Tolle Biene" der Firma "Moog" verwendet, Artikelnummer 4402, die in 5er-Packungen in den Handel kommen. Die BAM-Zulassungsnummer lautet "BAM-PI-0516". Ein Feuerwerkskörper wiegt 3,96 g, von denen 0,9 g als Effektsatz dienen.

2.5.2. Aufbau:

2.5.3. Vorbereitungen:
Bei diesem Feuerwerkskörper muß das Papprohr durchsägt werden, um an den Feuerwerkssatz zu gelangen, der aus dunklem Pulver besteht.

2.5.4. Nitratnachweis:
Man versucht, ca. 10 mg abzuwiegen. Die Waage zeigt einen Wert von 0,01044 g an. Anschließend wird der Nitrattest nach Vorschrift angewendet. Die Farbskala zeigt einen Wert zwischen 40 und 60 mg/l an.


2.5.5. Versuche:

2.5.5.1. Versuch 1:

2.5.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Zu 0,2 g Pulver werden 4 ml Wasser hinzugefügt. Danach wird alles geschüttelt und anschließend zentrifugiert. Nach dem Zentrifugieren hat sich keine klare Trennung ergeben. Schwarzer Staub drängt langsam nach oben. Es wird ein weiteres Mal zentrifugiert und sofort die Flüssigkeit in ein anderes Reagenzglas abpipettiert. Zu diesem werden dann 1 ml 12 M Salzsäure hinzugegeben. Es passiert nichts. Nun werden 2 ml 1 M Schwefelsäure hinzugefügt. Es entsteht ein weißer Niederschlag. Es wird zentrifugiert und von den 7 ml 4 ml in ein neues Reagenzglas abpipettiert. Die restlichen 3 ml werden in Reagenzglas 1 abpipettiert. Anschließend werden hierzu 10 ml 5 M NaOH hinzugegeben. Es findet keine Reaktion statt.
Von den 14 ml in Reagenzglas 2 werden 4 ml in ein neues Reagenzglas gegeben und mit 2 ml 12 HCl angesäuert. Anschließend wird 1 ml 1 M Calciumacetatlösung hinzugegeben. Es erfolgt keine Reaktion. Nach Hinzugabe von 0,5 ml 1 M Kaliumiodidlösung färbt sich die Flüssigkeit ganz schwach gelblich.

2.5.5.1.2. Versuchsergebnis:
Vermutlich liegen keine Eisensalze vor, ansonsten hätte spätestens beim Zufügen von NaOH ein Niederschlag ausfallen müssen. Jedoch hat sich ein weißer Niederschlag aus Barium- oder Strontiumsulfat gebildet, der beweist, daß Barium- bzw. Strontiumionen enthalten sind. Al3+-Ionen sind ebenfalls nicht enthalten.
Die schwache Gelbfärbung durch eine winzige Menge Iod ist ein Indikator für das Vorhandensein von Chlorat. Das Chlorat ist demnach bis zum letzten Schritt in Lösung geblieben.


2.5.5.2. Versuch 2:

2.5.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Von Reagenzglas 2 werden 2 ml in ein neues Reagenzglas gegeben und mit 1 ml 1 M Natriumthiocyanatlösung versetzt. Es entsteht keine Färbung.

2.5.5.2.2. Versuchsergebnis:
Aufgrund der sehr starken Verdünnung in Reagenzglas 2 kann auch das auf sehr geringe Eisen-Konzentrationen reagierende Thiocyanat keine Fe3+-Ionen feststellen.



2.5.5.3. Versuch 3:

2.5.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Zu der weißen Substanz aus Versuch 1 fügt man 4 ml 5 M NaOH hinzu. Anschließend wird geschüttelt und das Reagenzglas in die Zentrifuge gestellt. Der Überstand wird in ein neues Reagenzglas pipettiert, zu dem ein paar Tropfen 1 M Kaliumiodidlösung hinzugegeben werden. Auch nach Hinzugabe von 2 ml 12 M HCl passiert nichts.

2.5.5.3.2. Versuchsergebnis:
Durch die weiße Substanz wurden keine Chlorat-Ionen mitgerissen. Man kann außerdem davon ausgehen, daß kein weißes Bleisulfat durch Zugabe von Schwefelsäure aus Versuch 1 ausgefallen ist (das sowieso schon durch Beigabe von Salzsäure ausgefallen wäre, wenn es vorhanden gewesen wäre), weil es sich ansonsten in Natriumhydroxid gelöst und anschließend durch das KI zu Bleiiodid reagiert hätte.

2.5.5.4. Versuch 4:

2.5.5.4.1. Versuchsbeschreibung:
Zu Reagenzglas 1 wird 1 ml Kaliumiodidlösung hinzugegeben. Die Flüssigkeit färbt sich gelb. Anschließend werden ein paar Tropfen 1 M Natriumthiocyanatlösung hinzugegeben. Es erfolgt keine Reaktion.

2.5.5.4.2. Versuchsergebnis:
Da die Lösung durch Salz- und Schwefelsäure aus Versuch 1 angesäuert wurde, funktioniert der Chlorattest mit KI. Da in Versuch 1 der Nachweis schon erbracht wurde, nachdem die Lösung sehr verdünnt war, ist es wohl nicht sehr verwunderlich, daß hier der Chlorattest noch besser funktioniert.


2.5.5.5. Versuch 5:

2.5.5.5.1. Versuchsbeschreibung:
Zu dem Festsatz aus Versuch 1 werden 6 ml 5 M NaOH gegeben. Der Festsatz fängt an zu schäumen. Dann, nach anschließender Zentrifugierung, werden 3 ml in ein neues Reagenzglas pipettiert und ein paar Tropfen Acetatlösung hinzugegeben. Dadurch bildet sich ein weißer Niederschlag, der erst einmal zentrifugiert wird. Nun wird der Überstand in ein neues Reagenzglas gegeben und mit Thiocyanat versetzt. Es findet jedoch keine Reaktion statt.

2.5.5.5.2. Versuchsergebnis:
Anscheinend hat sich Aluminium gelöst und mit dem Acetat zu einem weißen Niederschlag weiter reagiert. Magnesium wäre zwar auch möglich, allerdings löst sich dieses nicht in NaOH.
Das Vorhandensein von Eisen(III)-ionen ist durch das Nichtreagieren von Thiocyanat ausgeschlossen.

2.5.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:
"Tolle Biene" besteht zu etwa 50% aus Nitrat. Da es nach dem Anzünden grün, rot und gelb leuchtet, ist Bariumnitrat und Strontiumnitrat sowie ein Natrium-Salz in dem Leuchtsatz vorhanden. Vermutlich reicht jedoch die Hälfte der Mischung nicht für eine genügende Sauerstoffversorgung aus, weshalb auf Chlorat zurückgegriffen wird. Nicht untersuchte organische Komponenten sind aber genauso möglich wie polymere Bestandteile, die leicht Halogene abgeben. Mit Sicherheit ist jedoch Aluminium als Brennelement enthalten. Eisensalze konnten nicht nachgewiesen werden.


2.6. Analyse von "Feuerwirbel"

2.6.1. Allgemeines:
Es werden "Feuerwirbel" der Firma "Weco" verwendet, Artikelnummer 4404, die in 10er Packungen in den Handel kommen. Die BAM-Zulassungsnummer dieses Produktes lautet "BAM-PI-0548". Das Gewicht eines "Feuerwirbels" beträgt 0,53 g, von denen 0,22 g den Effektsatz ausmachen.

2.6.2. Aufbau:


2.6.3. Vorbereitungen:
Um den Effektsatz zu untersuchen, wird der Ring zunächst mit Gewalt von seiner Ringform befreit. Anschließend wird die Plastikfolie, die um den Gegenstand gewickelt ist, entfernt. Nun kann man die Papierummantelung entfernen und gelangt zu dem dunklen Pulversatz.

2.6.4. Nitratnachweis:
Man versucht ca. 10 mg des Pulvers abzuwiegen. Die Waage zeigt ein Gewicht von 0,01045 g an. Der Nitrattest nach Anleitung zeigt einen Wert zwischen 60 und 80 mg/l an, wobei die Farbe eher einen Wert annimmt, die den 80 mg/l entsprechen.

2.6.5. Versuche:

2.6.5.1. Versuch 1:

2.6.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Zu den 0,22 g Pulver werden 4 ml Wasser gegeben, durchmischt, zentrifugiert, und anschließend die Flüssigkeit vorsichtig in ein neues Reagenzglas abpipettiert. Zu diesem wird 1 ml 12 M HCl hinzugegeben. Es passiert nichts. Nun wird 1 ml 1 M Schwefelsäure hinzugegeben. Es passiert wieder nichts. Es wird zu den 6 ml 8 ml 5 M NaOH gegeben. Auch hier passiert nichts.
Von den 14 ml Reagenzglas 1 werden 4 ml in ein neues Reagenzglas getan und mit 2 ml 12 M HCl angesäuert. Anschließend werden 2 ml 1 M Calciumacetatlösung hinzugegeben. Es passiert nichts. Nach Hinzugabe von 0,5 ml 1 M KI-Lösung färbt sich die Lösung sehr schwach gelblich.

2.6.5.1.2. Versuchsergebnis:
Diese Proben beweisen lediglich das Vorhandensein von einer minimalen Menge Chlorat, da sich Iod gebildet hat. Barium- und Strontiumsalze sind in dieser Mischung auf jeden Fall nicht enthalten. Auch ein Aluminiumsalz ist ausgeschlossen. Dreiwertige Eisensalze konnten ebenfalls nicht nachgewiesen werden, weil sich ansonsten rotbraunes Eisen(III)-hydroxid gebildet hätte.

2.6.5.2. Versuch 2:

2.6.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Von Reagenzglas 1 wird 1 ml Flüssigkeit in ein neues Reagenzglas getan, zudem 1 ml 1 M Natriumthiocyanatlösung hinzugefügt wird. Keine Färbung.

2.6.5.2.2. Versuchsergebnis:
Dieses Reagenz hat das Vorhandensein von Fe3+-Ionen endgültig ausgeschlossen.

2.6.5.3. Versuch 3:

2.6.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Zu den wasserunlöslichen Bestandteilen aus Versuch 1 werden 6 ml 5 M NaOH hinzugegeben. Es entsteht sehr wenig Gasentwicklung. Anschließend wird zentrifugiert und 3 ml in ein neues Reagenzglas abpipettiert. Nach Hinzugabe von ein paar Tropfen 1 M Calciumacetatlösung bildet sich ein leichter milchiger Niederschlag. Das Zentrifugat wird nun noch mit ein paar Tropfen Natriumthiocyanat behandelt. Es findet keine Reaktion statt.

2.6.5.3.2. Versuchsergebnis:
Elementares Aluminium hat sich in NaOH gelöst und hat mit dem Calciumacetat ein Aluminiumhydroxidacetat gebildet. Es muß sich aber um eine geringe Menge handeln.
Fe3+-Ionen scheinen nicht enthalten zu sein.

2.6.5.4. Versuch 4:

2.6.5.4.1. Versuchsbeschreibung:
Eine winzige Menge des dunklen Pulvers wird in den Bunsenbrenner gehalten. Nach einer kleinen Stichflamme, färbt sich die Bunsenbrennerflamme violett. Die Luft riecht ein wenig nach Schwefeldioxid.

2.6.5.4.2. Versuchsergebnis:
Kalium und Schwefel sind mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit in dem Brennsatz enthalten.

2.6.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:

Außer einer kaum meßbaren Menge Chlorat, und wahrscheinlich ist dies Kaliumchlorat, ist außerdem eine geringe Menge Aluminium enthalten. Der dunkle Satz verrät das Vorhandensein von Holzkohle. Vermutlich besteht dieser Satz aus einem sehr großen Anteil Kaliumnitrat. Vermutlich sind dies ca. 80%, wenn es nach dem Nitrattest geht. Ein geringer Anteil Schwefel ist auch enthalten. Abgesehen von dem Chlorat und dem Aluminium stellt diese Art von pyrotechnischem Satz eine Schwarzpulvervariante dar.


2.7. Analyse von "Flitze Feuerstein"

2.7.1. Allgemeines:
Es wird "Flitze Feuerstein", ein Mini-Vulkan der Firma "Weco" untersucht, der in 5er-Packungen in den Laden kommt. Die Artikelnummer ist 4220 und die Zulassungsnummer der Bundesanstalt für Materialprüfung für diesen Artikel lautet "BAM-PI-0586". Das Gewicht eines Vulkans beträgt 8,36 g, von denen 3,06 g Effektsatz enthalten sind. Somit liegt dieser Mini-Vulkan an der äußersten Grenze für Feuerwerksartikel der Klasse I.

2.7.2. Aufbau:


2.7.3. Vorbereitungen:
Um an das zu untersuchende Pulver zu gelangen, wird die Zündschnur durch kräftiges Ziehen entfernt. Das violettfarbene Seidenpapier wird anschließend ebenfalls entfernt. Nun kann man das Pulver bequem ausschütten. Es fällt auf, daß es sich um einen extrem schwarzen Pulversatz handelt, in dem einzelne Kügelchen zu finden sind.

2.7.4. Nitratnachweis:
Man versucht, ca. 10 mg des Mini-Vulkans abzuwiegen. Die Waage zeigt 0,01086 g an. Danach wird der Nitrattest nach Anleitung durchgeführt, der nach der Farbskala einen Wert zwischen 60 und 80 mg/l ergibt.

2.7.5. Versuche:

2.7.5.1. Versuch 1:

2.7.5.1.1. Versuchsbeschreibung:
Zu 0,2 g Pulver werden 4 ml Wasser gegeben und anschließend zentrifugiert. Danach werden die 4 ml in ein neues Reagenzglas abpipettiert, zu dem 2 ml 12 M HCl hinzugefügt werden. Es erfolgt keine Reaktion. Nach Hinzugabe von 3 ml 1 M Schwefelsäure stellt sich eine geringe Trübung ein und nach einer Zentrifugation setzt sich eine winzige weiße Menge am Boden ab. Von den 9 ml werden 4 ml in ein neues Reagenzglas getan, zu dem 10 ml 5 M NaOH hinzugefügt werden, damit die Lösung alkalisch wird. Es passiert nichts.
Von den 14 ml aus Reagenzglas 1 werden 4 ml in ein neues Reagenzglas gegeben und mit 2 ml 12 M HCl angesäuert. Anschließend werden 0,5 ml 1 M Calciumacetat hinzugefügt. Es passiert nichts. Auch nach Hinzugabe von 0,5 ml 1 M Kaliumiodidlösung erfolgt keine Reaktion.

2.7.5.1.2. Versuchsergebnis:
Die weiße Menge ist Barium- oder Strontiumsulfat. Eisen- und Aluminiumsalze sind nicht in der Mischung. Chlorat konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden.

2.7.5.2. Versuch 2:

2.7.5.2.1. Versuchsbeschreibung:
Von Reagenzglas 1 wird 1 ml Flüssigkeit in ein neues Reagenzglas gegeben und mit 1 ml 1 M Natriumthiocyanatlösung versetzt. Es tritt keine Färbung auf.

2.7.5.2.2. Versuchsergebnis:
Es sind keine Fe3+-Ionen vorhanden.

2.7.5.3. Versuch 3:

2.7.5.3.1. Versuchsbeschreibung:
Der Überstand der weißen Substanz aus Versuch 1 wird abpipettiert und in Reagenzglas 3 gegeben. Anschließend werden 4 ml 5 M NaOH zu der weißen Substanz hinzugegeben, geschüttelt und zentrifugiert. Die klare Flüssigkeit wird vorsichtig abpipettiert und in ein neues Reagenzglas getan, zu dem ein paar Tropfen 1 M Kaliumiodidlösung hinzugegeben werden. Auch nach anschließender Ansäuerung mit 4 ml 12 M HCl erfolgt keine Reaktion.

2.7.5.3.2. Versuchsergebnis:
Es wurde kein Chlorat gefunden. Das Chlorat wurde also nicht durch die Fällungsreaktion mit der Schwefelsäure mitgerissen.

2.7.5.4. Versuch 4:

2.7.5.4.1. Versuchsbeschreibung:
Zu Reagenzglas 3 wird 0,5 ml 1 M Kaliumiodidlösung hinzugetan. Die Lösung färbt sich gelb. Nach Hinzugabe von Natriumthiocyanatlösung findet keine Reaktion statt.

2.7.5.4.2. Versuchsergebnis:
Es ist also doch noch Chlorat enthalten, jedoch enthält die Lösung keine Eisen(III)-ionen.

2.7.5.5. Versuch 5:

2.7.5.5.1. Versuchsbeschreibung:
Zu dem wasserunlöslichen Teil aus Versuch 1 am Anfang des Versuches werden 6 ml 5 M NaOH hinzugegeben. Die Lösung fängt an, leicht zu schäumen. Nach ein paar Tagen ist die Flüssigkeit rötlich gefärbt, und am Boden befindet sich eine geringe Menge weißen Pulvers. Nun wird zentrifugiert und pipettiert ca. 3 ml des Überstandes in ein neues Reagenzglas, in das einige Tropfen Calciumacetat hinzugegeben werden. Ein weißer Niederschlag fällt aus. Eine Hinzugabe von ein paar Tropfen Natriumthiocyanat ergibt eine intensive Rotfärbung der Flüssigkeit.

2.7.5.5.2. Versuchsergebnis:
Die rötliche Färbung kommt durch Eisen(III)-hydroxid, das sich nach einigen Tagen gebildet hat, zustande. Den Beweis dafür bringt das Thiocyanat, das einen roten Niederschlag bewirkt. Es befindet sich also elementares Eisen in dem Festsatz. Das weiße Pulver, welches im unteren Reagenzglas niedergeschlagen ist, deutet auf eine geringe Menge von Magnesiumhydroxid. Der weiße Niederschlag nach Hinzugabe des Acetates beweist die Existenz von Aluminium, das sich im Hydroxid zu einem Komplex gelöst hat und als Aluminiumhydroxidacetat ausgefallen ist.

2.7.5.6. Versuch 6:

2.7.5.6.1. Versuchsbeschreibung:
Es werden die einzelnen Kügelchen, von denen in der Vorbereitung geredet wurde, in die Flamme des Bunsenbrenners gehalten. Anschließend wird nur das schwarze Pulver verbrannt.

2.7.5.6.2. Versuchsergebnis:
Jedes Kügelchen reagiert anders: Das eine leuchtet grün auf, das andere rot, ein anderes wiederum leuchtet grell weiß.
Das schwarze Pulver bewirkt in der farblosen Flamme des Bunsenbrenners, nachdem es Funken gesprüht hat, eine violettfarbene Flamme. Es ist also Kalium enthalten.

2.7.6. Zusammenfassung der Versuchsergebnisse:

Im Verhältnis zu den anderen Feuerwerkskörpern ist im Minivulkan "Flitze-Feuerstein" die größte Menge an Kohle drin. Der Nitratgehalt liegt ungefähr bei 70%. Das bedeutet, daß Barium- und Strontiumnitrat nicht die Hauptlieferanten für Sauerstoff sind. In Versuch 1 ist nur eine sehr winzigen Menge nachgewiesen wurden. Möglicherweise resultiert dies durch ein paar Kügelchen, die in der Probe mituntersucht worden. Den Hauptanteil wird wohl Kaliumnitrat ausmachen und ein wenig das Chlorat. Sie dienen zusammen mit dem Kohlenstoff höchstwahrscheinlich als Treibladung. Aluminium und Magnesium sind auch darin enthalten. Magnesium ist wahrscheinlich in einigen Kügelchen enthalten, die herausgeschleudert werden. Ferner wird auch Eisenpulver in dem Leuchtsatz verwendet, welches für den Funkenflug zuständig ist. Weitere Zutaten konnten leider nicht ermittelt werden.




3. WIRKUNG

Sehen wir uns einmal die Bestandteile des Schwarzpulvers an, diese bestehen aus Holzkohle, Schwefel und Kaliumnitrat, und vergleichen ihn mit anderen pyrotechnischen Sätzen, so fällt doch auf, daß es sich ausschließlich um Feststoffe handelt, die möglichst fein gepulvert und gut durchmischt sind. Doch wie kommen diese herrlichen Farb-, Rauch- und Funkeneffekte überhaupt zustande?
Jeder Feuerwerkskörper besteht aus einer oxidierenden Komponente, in der Regel sind dies die Sauerstoffträger, und einen oder mehreren reduzierenden Bestandteilen, die in der Pyrotechnik allgemein als Brennstoff bezeichnet werden. Die Wirkung der wundervollen Zauberei mit dem Feuer beruht also schlicht und einfach auf Redoxreaktionen, die jedoch recht kompliziert und schwierig in chemischen Formeln zu beschreiben sind. Wenige Redoxreaktionen sind bis heute genauestens untersucht worden, und die Firmen, die diese pyrotechnischen Erzeugnisse herstellen, setzen meistens auf Erfahrungswerte, die noch nie genau berechnet wurden. Bei einer Fülle von Inhaltsstoffen ist es sehr schwierig, den Reaktionsverlauf zu bestimmen. Bevor wir uns aber Gedanken zu den einzelnen Mischungen machen, wollen wir deren Bestandteile etwas näher charakterisieren.

Oxdidationsmittel
Als Oxidationsmittel dienen in der Hauptsache die Salze von sauerstoffreichen anorganischen Säuren. Vor allem die Nitrate, Chlorate und Perchlorate. Es können aber auch Oxide und Peroxide sowie Sulfate die Rolle des Sauerstofflieferanten einnehmen.

Brennstoffe
Als Brennstoffe werden dagegen eher die organischen Verbindungen als Reduktionsmittel eingesetzt. Hauptsache sie besitzen genug Kohlenstoff und Wasserstoff. Holzkohle ist hierfür ein sehr gutes Beispiel. Aber auch Polyvinylchlorid kann dafür geeignet sein, jedoch weniger in umweltbewußterem jugendfreiem Feuerwerk. Hierfür werden hauptsächlich leicht oxidierbare Metalle verwendet, wie z.B. Magnesium und Aluminium. Zink, Mangan und Eisen werden auch häufig benutzt. Als Nichtmetalle kommen noch Schwefel und Phosphor in Frage.

Katalysatoren und Inhibitoren
Um Abbrandverhalten und Geschwindigkeit zu regulieren, werden Katalysatoren zur Beschleunigung und Inhibitoren zur Verlangsamung der Pulverreaktionen benutzt. Katalysatoren setzen im allgemeinen die Zersetzungstemperaturen herab. Die größte Bedeutung haben sie bei den Chloraten und Perchloraten. Hier sind es meistens Schwermetallsalze und die Oxide Co2O3, Cr2O3, MnO2, Fe2O3, Ni2O3, CuO, TiO2 sowie PbO2 und Pb3O4. Einige davon wirken schon in Konzentrationen von 10-3 bis 10-1 Prozent. Die Zersetzung von Nitraten wird durch Kupferchromit, Bleidioxid oder Kaliumchromat katalysiert.
Als Inhibitoren werden entweder Inertstoffe benutzt, die sich am Reaktionsgeschehen nicht beteiligen, oder organische Stoffe, deren Zersetzung eine beträchtliche Energiemenge erfordert. Inertstoffe sind z.B. Carbonate und Sulfate.

Andere Bestandteile
Wichtige Begleitstoffe sind flammenfärbende Zusätze, vor allem Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle, sofern diese nicht schon in den Oxidationsmitteln enthalten sind.
Für die Rotfärbung sind Strontiumoxalat, -carbonat und -nitrat zuständig, für die Grünfärbung Bariumoxalat, -chlorat und nitrat.
Ansonsten sind Bindemittel, wie Dextrin und Stärke zu nennen, die z.B. in Wunderkerzensätzen verwendet werden.

3.1. Funktionsweise und Effekt von "Polar-Wunderkerzen"

Als Oxidationsmittel wird in Wunderkerzen Bariumnitrat verwendet. Dieses reagiert zusammen mit dem Aluminium und dem Eisen und oxidiert diese Brennstoffe. Es selber wird zu Bariumnitrit reduziert. Das Dextrin spielt dabei die Rolle als Bindemittel.
Das Resultat ist ein herrlicher Funkenflug aus glühenden Eisenpartikeln, die bei genauerer Betrachtung unter der Hochgeschwindigkeitskamera aus vielen glühenden Punkten bestehen und sich manchmal in der Luft nochmals teilen (siehe Pfeil).


3.2. Funktionsweise und Effekt von "Knallteufel"

In Knallteufeln ist Silberfulminat enthalten, das sich schon bei geringem Druck zersetzt. Schon ab einer Fallhöhe von ca. 40 cm auf Steinboden explodiert die Papierhülle eines Knallteufels, und man hört einen lauten Knall. Dies entspricht einer momentanen Geschwindigkeit von ca. 10 km/h beim Aufprall. Die Zersetzungsprodukte sind mir unbekannt.

3.3. Funktionsweise und Effekt von "Geisterlichter" (grün)

Diese Fontäne besteht aus drei Schichten: Die erste Schicht besteht aus dem sog. Anzündsatz. Anzündsätze bestehen aus leicht entzündlichen pyrotechnischen Sätzen, die eine hohe Reaktionstemperatur ergeben und zum Anzünden schwer entzündlicher Effektsätze verwendet werden. Die Gemische enthalten in den meisten Fällen Schwarzpulver oder abgewandelte Schwarzpulvervarianten.
Die zweite Schicht besteht aus dem Effektsatz und ist der Kern des Feuerwerkkörpers. In diesem Fall ist es ein Leuchtsatz. Leuchtsätze werden in der Pyrotechnik in großen Mengen hergestellt. Nach dem Planckschen Strahlungsgesetz ist die maximale Wellenlänge der Emission um so geringer, je höher die Temperatur ist. Im sichtbaren Bereich des Spektrums liegt das Maximum der Strahlungsemission erst bei Temperaturen über 3000 K [10]. Durch geeignete Kombination von Oxidationsmittel und Brennstoff muß also eine hohe Verbrennungstemperatur erzeugt werden. Bei der Reaktion sollten Verbrennungsprodukte entstehen, die sehr hohe Schmelz- und Zersetzungstemperaturen besitzen. In der Praxis erweisen sich die Brennstoffe Magnesium und Aluminium als geeignet. Aluminium wurde ja bereits in dem Leuchtsatz nachgewiesen. Chloride geben die besten Flammenfärbungen und die höchste Lichtausbeute. Deswegen werden häufig den Leuchtsätzen Halogenträger wie PVC beigemischt. Als Farberzeuger werden aus Gründen der Toxizität und Hygroskopizität Alkali- und Erdalkalimetalle verwendet. Bei der grünen Fontäne besteht wahrscheinlich der größte Teil aus Bariumnitrat. Bariumoxalat oder -chlorat wären aber auch gute Farberzeuger.
Als dritte und letzte Schicht ist unter dem Effektsatz noch ein Treibsatz zu entdecken. Dieser Anfeuerungssatz ist im Prinzip dasselbe wie ein Anzündsatz, jedoch ist dieser für das Herausschleudern von Partikeln zuständig.
Für etwa 10 Sekunden "speiht" die Fontäne grünes Feuer, das von heraussprühenden Funken begleitet wird.

3.4. Funktionsweise und Effekt von "Dicke Brummer"

Als Brennstoff wird hier Aluminium und Eisen verwendet, und die Oxidationsmittel sind Barium- und Strontiumnitrat. Möglicherweise werden aber auch Oxalate oder Chlorate der beiden Elemente benutzt. Natrium müßte auch enthalten sein. Da die Chemikalien auch einen Leuchtsatz bilden, spielt auch hier die hohe Temperatur eine wesentliche Rolle.
Dieser Feuerwerkskörper sprüht nach Anzünden eine beachtliche Menge an Funken und wird zunächst rot, anschließend grün, danach gelb und "tanzt" während dieser Zeit auf der Stelle herum und macht laute Zischgeräusche.



3.5. Funktionsweise und Effekt von "Tolle Biene"

Dieser pyrotechnische Satz ist ähnlich wie "Dicker Brummer" aufgebaut, ist aber kleiner. Auch hier ist Aluminium der Brennstoff. Eisenpulver und Magnesium könnten aber aufgrund der Funken genauso gut enthalten sein. Als Oxidationsmittel werden Nitrate und wenig Chlorate verwendet.
Nachdem dieser Feuerwerkskörper entzündet ist, sprüht er Funken und wechselt die Farbe von grün über rot zu gelb und wieder zu grün.

3.6. Funktionsweise und Effekt von "Feuerwirbel"

"Feuerwirbel" sind so ähnlich aufgebaut wie Schwarzpulver, enthalten aber noch Aluminium. An dieser Stelle sei zur Demonstration der Komplexität die Verbrennungsgleichung von Schwarzpulver nach heutigem Stand aufgeführt:

74 KNO3 + 30 S + 16 C6H2O (Kohle) Þ 56 CO2 + 14 CO + 3 CH4 + 2 H2S + 4 H2 + 35 N2 + 19 K2CO3 + 7 K2SO4 + 2 K2S + 8 K2S2O3 + 2 KCNS + (NH4)2CO3 + C + S

Nach Anzünden eines "Feuerwirbels" dreht sich dieser unter leichtem Funkensprühen im Kreis. Der Satz dient also als Treibladung.

3.7. Funktionsweise und Effekt von "Flitze Feuerstein"

"Flitze Feuerstein" verwendet wahrscheinlich auch eine Art Schwarzpulver als Treibladung, die für das Ausstoßen der Effekt-Kügelchen verantwortlich ist. Zusätzlich ist aber noch Aluminium als Brennstoff vorhanden und feines Eisen für die Funken.
Nachdem man den Vulkan angezündet hat, sprüht er Funken und wirft kleine Kügelchen heraus, die mal grün, mal weiß und mal rot leuchten.




4. GEFAHREN

Jahr für Jahr verletzen sich hunderte von Menschen durch die unsachgemäße Behandlung von Feuerwerkskörpern. Gelegentlich kommt es sogar zu Todesfällen. Pyrotechnische Gegenstände können sehr leicht zu einer Gefahr für den Verbraucher werden. Jedoch besteht nicht nur für den Verbraucher ein Risiko, sondern auch für den Hersteller, Handel und für die Umwelt. Im letzten Teil dieser Facharbeit werden deswegen die möglichen Gefahren von "jugendfreiem Feuerwerk" erörtert.

4.1. Gefahren bei der Herstellung:
Zur Verminderung der Gefahren wird durch die Unfallverhütungsvorschriften die Herstellung genau geregelt. Der Gesetzgeber schreibt die Vorgehensweise mit den explosiven Stoffen genau vor. Selbst Bauvorschriften hinsichtlich der Gebäudeausstattung sind vorgegeben. Beispielsweise müssen nach § 4 Absatz 2 der Unfallverhütungsvorschrift gefährliche Gebäude untereinander und zu ungefährlichen Gebäuden einen Abstand von mindestens 15 m einhalten. Die Berufsgenossenschaft überwacht die Einhaltung der Vorschriften und der Lizenz, pyrotechnische Gegenstände überhaupt herstellen zu dürfen. Jedoch kann es und wird es in Zukunft keine hundertprozentige Sicherheit geben, und so kommt es gelegentlich zu Zwischenfällen in den Produktionsanlagen. Vor einigen Jahren kam es zu einem schwerwiegendem Brand in einer Lagerhalle eines Herstellers.

4.2. Gefahren für den Handel
Bevor ein Betrieb mit Feuerwerkskörpern handeln darf, muß der Händler dieses Vorhaben rechtzeitig dem Ordnungsamt melden. Beim Verkauf ist auf die Beachtung der Gebrauchsanweisung aufmerksam zu machen, was häufig vernachlässigt wird. Auch hier ist die Lagerung und der Transport im 1. SprengV gesetzlich verankert und somit sind die Gefahren bei Einhaltung der Vorschriften auf ein Minimum beschränkt. Zudem darf sich jedes zugelassene Feuerwerk nicht von alleine Entzünden und so kann es eigentlich kaum zu schwerwiegenden Unfällen kommen.

4.3. Gefahren für den Verbraucher
Die Gefahr für den Verbraucher ist hier am größten. Die meisten Unfälle entstehen nämlich dadurch, daß die Gebrauchsanweisung nicht gelesen wird oder unsachgemäß hantiert wird. Auch das eigene Herstellen von Feuerwerkskörpern, das nach § 40 Abs. 1 Nr. 1 (SprengG) verboten ist, führt häufig zu Verletzungen. Aber es liegt nicht immer am Verhalten der Verbraucher, sondern auch am verwendeten Feuerwerkskörper. So kann es dazu kommen, daß man an einen nicht in Deutschland zugelassenen Feuerwerkskörper gelangt, der nicht den Sicherheitsanforderungen der BAM genügt. Der Handel damit ist allerdings strafbar. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung führt Prüfungen durch und gibt den bestandenen Feuerwerkskörpern oder auch der Verpackung eine Prüfnummer. Von der BAM zugelassene Feuerwerkskörper, oder zumindest ihrer Verpackungen tragen ein Zulassungszeichen, das jedem bekannt sein sollte, der Feuerwerkskörper erwirbt. Das Zulassungszeichen setzt sich aus den Buchstaben "BAM" einem Zeichen für die pyrotechnische Klasse, also "PI" für jugendfreies Feuerwerk, und einer laufenden Nummer zusammen. Ende 1996 waren 568 Klasse I Feuerwerke und 1144 Klasse II Bauarten zugelassen [11].
Alljährlich kann man in Zeitungen von Unglücksfällen und Bränden, die durch Feuerwerkskörper entstanden sind, lesen, doch sind hier in erster Linie die schlimmeren Klasse II Feuerwerkskörper gemeint. Die ungefährlicheren Kleinstfeuerwerke (Klasse I) können aber auch Risiken bergen. Hier sollen nun die Gefahren der untersuchten Feuerwerkskörper geschildert werden.

4.3.1. Gefahren einer "Wunderkerze"
Die Gebrauchsanleitung gibt die wichtigsten Hinweise für eine sachgemäße Behandlung:
"...Nur im Freien oder über einer feuerfesten Unterlage verwenden. Brennende Wunderkerzen nicht in die Nähe der Kleidung und brennbarer Sachen halten. Rauch beim Einatmen gesundheitsschädlich. Enthält Bariumnitrat. Die Wunderkerzenmasse nicht verschlucken..."
Diese wirklich ausführliche Anleitung behandelt alle kritischen Aspekte, die es nur geben kann. Sie ist wirklich ein Vorbild für andere Verpackungsaufschriften. Einer der häufigst begangenen Fehlern ist, die Wunderkerze an den Weihnachtsbaum zu befestigen. Fällt sie nämlich beim oder auch nach dem Abbrennen auf brennbare Gegenstände, kann leicht ein Brand entstehen. Selbst nach dem Abbrennen ist der Metalldraht an manchen Stellen noch so heiß, daß er nicht ohne Bedenken angefaßt und weggeschmissen werden kann.
Der Rauch einer Wunderkerze besteht vermutlich zu einem großen Teil aus Bariumnitrit, Eisen- und Aluminiumoxid. Nitrite sind dafür bekannt, krebserregend zu sein. Da lösliche Bariumsalze giftig sind, kann es nach einem Verschlucken zu Muskelkrämpfen und Herzrhythmusstörungen kommen.
Die glühenden Eisenpartikel können außerdem bei zu nahem Kontakt mit dem Gesicht die Augen verletzen.

4.3.2. Gefahren von "Knallteufel":
Knallteufel sind bei normalem Gebrauch eigentlich bedenkenlos. Nur das Werfen auf Personen kann zu einer Gefahr werden. Die Anwendung in Gesichtsnähe ist auch nicht unbedenklich. Der Knall kann einen Hörsturz verursachen.

4.3.3. Gefahren von "Geisterlichter":
Das Verschlucken und unsachgemäße in Brand setzen ist gefährlich sowie das Einatmen von Rauch aufgrund der teilweise giftigen Verbindungen, die dabei entstehen.

4.3.4. Gefahren von "Dicke Brummer":
Das Verschlucken und unsachgemäße in Brand setzen ist gefährlich sowie das Einatmen von Rauch aufgrund der teilweise giftigen Verbindungen, die dabei entstehen. Der Effektsatz ist aber für Kinder sehr schwer zugängig.

4.3.5. Gefahren von "Tolle Biene":
Das Verschlucken und unsachgemäße in Brand setzen ist gefährlich sowie das Einatmen von Rauch aufgrund der teilweise giftigen Verbindungen, die dabei entstehen. Auch hier ist der Leuchtsatz relativ sicher untergebracht.

4.3.6. Gefahren von "Feuerwirbel":
Das Verschlucken und unsachgemäße in Brand setzen ist gefährlich sowie das Einatmen von Rauch aufgrund der teilweise giftigen Verbindungen, die dabei entstehen. Der Effektsatz ist mit ein wenig Fummelarbeit einfach zugänglich.

4.3.7. Gefahren von "Flitze Feuerstein":
Das Verschlucken und unsachgemäße in Brand setzen ist gefährlich sowie das Einatmen von Rauch aufgrund der teilweise giftigen Verbindungen, die dabei entstehen. Funken und Effektkügelchen erreichen eine Höhe von ca. 1 m. Der Leuchtsatz ist auch einigermaßen einfach zugänglich.


4.4. Toxischer Aspekt
Einige Substanzen, die bei Verbrennung entstehen, können reizend, mindergiftig oder auch giftig sein. Ammoniumcarbonat, das nach Verbrennen von Schwarzpulver entsteht kann durch Einatmen oder auch direktem Kontakt Schäden anrichten. Es reizt die Haut, Lunge, Schleimhäut und Augen und verursacht Hustenanfälle [12]. Eine Menge der bei Feuerwerkskörpern entstehenden Substanzen reizen die Lunge. Auch ätzende Substanzen, wie z.B. Kaliumsulfid entstehen. Deswegen sollte man versuchen, entstehenden Rauch nicht einzuatmen.

4.5. Ökologischer Aspekt
Jeder offene Abbrand pyrotechnischer Gegenstände belastet die Umwelt mit den entstehenden Reaktionsprodukten. Einige davon sorgen für einen "sauren Regen" (SO2), andere wiederum für den Treibhauseffekt (CO2). Jedoch muß man bedenken, daß diese Gase auch in einem erheblichen Umfang bei natürlichen Waldbränden entstehen. Trotzdem ist es aber jedem selbst überlassen, ob er eine zusätzliche Belastung durch Verbrennen von Feuerwerkskörpern verantworten kann. Es gehört aber ebenfalls zur Pflicht eines neuen Effekte entwickelnden Pyrotechnikers, Satzkomponenten mit nachgewiesenermaßen umweltgefährdenden Folgeprodukten bei seinen Überlegungen mit zu berücksichtigen. Die Zeiten, in denen Arsen und seine Verbindungen, Quecksilberchlorid, Zinnober und Cadmiumpulver effektgebende Komponenten pyrotechnischer Sätze waren, sind zwar vorbei, doch Blei und Bleioxide, Kupfer und Antimon spielen auch heute noch eine wichtige Rolle in Feuerwerksrezepturen.
Obwohl mittlerweile die meisten Feuerwerkskörper ohne nicht verrottenden Kunststoff auskommen und fast vollständig aus Pappe bestehen, das leicht verrottet, werden einige immer noch mit Kunststoffen gebaut. Hier müssen die pyrotechnischen Firmen noch ein wenig forschen, damit die mit diesen Stoffen erzielten Leistungen und Effekte auf eine andere Weise mit umweltneutraleren Komponenten zu erreichen sind, denn es können auch Gewässer belastende Substanzen entstehen, die die Natur unnötig zerstören. Zudem können sie in den Nahrungskreislauf gelangen, wo sie unweigerlich auch zu dem kommen, der sie erschaffen hat: der Mensch.



5. LITERATUR

[1]        Klaus Menke: Die Chemie der Feuerwerkskörper, In: Chemie in unserer Zeit,
12. Jahrgang 1978, Nr. 1., S. 12-22, Verlag Chemie GmbH, Weinheim

[2]    Erste Verordnung zum Sprengstoffgesetz (SprengV) i.d.F. v. 31.01.91 (BGBl. I, S. 169), letzte Änderung v. 25.10.1994 (BGBl. I, S. 3082)

[3]        Dr. Rudolf Biedermann: Die Sprengstoffe - Ihre Chemie und Technologie, In: Aus
Natur und Geisteswelt. Sammlung wissenschaftlich-gemeinschaftliche
Darstellungen, 286. Bändchen, Teubner Verlag, Leibzig, 1910

[4]    A. Voigt: Die Herstellung der Sprengstoffe, Verlag von Wilhelm Knapp, Halle, 1913

[5]        Arthur Lotz: Das Feuerwerk - Seine Geschichte und Bibliographie, Edition Olms,
Zürich, 1978

[6]    Wolfgang Buchwald: Feuerzauber, Kurt Viebranz Verlag

[7]        Dr. H. Kast: Anleitung zur chemischen und physikalischen Untersuchung der Spreng-und Zündstoffe, Verlag von Friedrich Vieweg und Sohn, Braunschweig, 1909

[8]        Dr. H. Brunswig: Die Explosivstoffe - Einführung in die Chemie der explosiven Vorgänge. G.G. Göschen'sche Verlagshandlung GmbH, 1914

[9]        Prof. Dr. Joachim Strähle u. Dr. Eberhard Sweda: Lehrbuch der analytischen und präperativen anorganischen Chemie, S. Hirzel Verlag, Stuttgart, 1995

[10]        Dr. Werner Siegelin, Dynamit Nobel AG, Werk Depyfag, Cleebronn: Pyrotechnik, Buch-Veröffentlichung in Band 19, Verlag unbekannt

[11]    Internet: http://www.bam-berlin.de/presse/g3pm1696.html

[12]    Internet: ftp://alternatives.com/library/envchemh/chemh43

Danksagung

Ich bedanke mich herzlich beim Institut für Toxikologie der Universität Mainz, insbesondere Christian Frosch, für die Unterstützung bei den Analysen. Ohne die Zurverfügungstellung von Arbeitsplatz und -materialien wäre das Zustandekommen der Arbeit nicht möglich geworden.
Weiterhin danke ich dem Pyrotechniker Markus Klatt aus Niederkassel, der mir Chemikalien zur Herstellung von Wunderkerzen zuschickte, die hier jedoch nicht aufgeführt wurde, sowie der Fa. Weco Pyrotechnische Farbrik GmbH in Eitorf für die hilfreichen Informationen zur Pyrotechnik. Zu gutem Schluß möchte ich mich noch bei meiner Mutter bedanken, für die finanzielle Unterstützung in der Zeit, weil es leider bei Erstellung der Arbeit technische Probleme gab. Diese Arbeit soll ihr gewidmet sein.