2. Les feux d’artifice et de Bengale

On confond parfois les feux d’artifice et les feux de Bengale. Les deux ont en commun qu’ils servent à amuser et éblouir et qu’ils sont utilisés dans des occasions plutôt festives. Dans les deux cas, on parle de dispositifs pyrotechniques, c’est-à-dire de combustion de matières de façon organisée pour émettre de la lumière selon des formes et des couleurs particulières.

Les feux de Bengale se passent sur un objet fixe, comme un tube de carton ou une tige de métal. Dans le cas des feux d’artifice, la combustion des matières a lieu après avoir été projetées dans l’air par une charge explosive. En plus de servir d’amusement, les feux de Bengale servent aussi à illuminer une scène, par exemple après un accident routier, avec la couleur rouge. Ces feux durent en général d’une à cinq minutes, alors que dans le cas des feux d’artifice, on parle plutôt de secondes.

Dans tous les cas, l’émission de lumière résulte de réactions chimiques se passant à une certaine vitesse. À basse vitesse (moins de 300 m/s), on parle de combustion, sinon on parlera plutôt de déflagration (entre 300 et 3000 m/s). Passée la vitesse du son, on parle de détonation, car il y a alors émission d’une onde de choc.

Pour qu’un matériau brûle, il faut un combustible et de l’oxygène. Dans les feux d’artifice ou de Bengale, l’oxygène autour du combustible s’appauvrit rapidement, ce qui pourrait ralentir la combustion. Pour éviter ceci, on mélange le combustible avec un solide fournissant de l’oxygène; on utilisera de la poudre noire, qui est un mélange de soufre (S8) et de carbone (C), qui sont combustibles, puis de chlorate de potasse (KClO3) et de nitrate de strontium (Sr(NO3)2), qui fournissent l’oxygène. Le strontium (Sr), lorsqu’il est porté à haute température, émet la couleur rouge. Le mélange contient aussi souvent de l’antimoine (Sb), qui émettra une lumière scintillante.

On voit bien qu’il s’agit de chimie. On se sert de la combustion pour produire de la chaleur et des métaux en poudre qui, lorsque chauffés suffisamment, produisent de la lumière. En fait, il y a plusieurs couches d’électrons qui tournent autour du noyau des atomes de métaux. Les électrons de la dernière couche sont moins attirés par le noyau, étant plus loin de celui-ci; ils peuvent alors monter à une orbite plus élevée grâce à l’énergie fournie par la combustion. Mais cette situation est instable, alors les électrons finiront par revenir à leur orbite originale en émettant une énergie lumineuse caractéristique du métal en question. Le tableau suivant montre les différentes couleurs ainsi produites selon les métaux présents dans la pièce pyrotechnique.

Tiré de : https://feuxdartificesblog.wordpress.com/a-propos//ii-composition-chimique

Dans le cas des feux d’artifice, les éléments pyrotechniques doivent être projetés en hauteur avant leur combustion. Pour ce faire, les éléments sont placés dans une « boîte à garniture » au-dessus d’une charge de poudre explosive, typiquement du salpêtre composé de nitrate de potassium (KNO3). Le schéma suivant montre cet arrangement.

Tiré de : https://feuxdartificesblog.wordpress.com/a-propos//ii-composition-chimique

En résumé, la boîte à garniture placée dans un mortier est propulsée en altitude par une explosion. Lors de cette explosion, une mèche reliée à la boîte est allumée. Lorsque la boîte est parvenue à l’altitude prévue selon la longueur de la mèche, elle explose à son tour et libère son contenu de petites billes de métaux, qui vont se disperser dans le ciel et faire apparaître les effets colorés en brûlant.

Pour obtenir des formes géométriques spécifiques, les petites billes ont été placées dans la boîte selon un ordre particulier. Comme les billes partent toutes à la même vitesse lors de l’explosion de la boîte, elles conservent la configuration initiale lorsqu’elles s’étalent dans le ciel. On voit donc à quel point la chimie est impliquée dans la pyrotechnie qui nous procure tant d’émerveillement!

Bertrand Dubreuil, 28 novembre 2020

Votre commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l’aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google

Vous commentez à l’aide de votre compte Google. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l’aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l’aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s

%d blogueurs aiment cette page :