kembang api

16
5/19/2018 KembangAPI-slidepdf.com http://slidepdf.com/reader/full/kembang-api 1/16 KEMBANG API A. KAJIAN KIMIA Proses meledaknya kembang api hingga terbentuknya cahaya yang berwarna-warni disertai ledakan dapat dikaji secara fisika maupun kimia. Secara kimia, proses meledaknya kembang api dapat dilihat dari beberapa sis, yaitu dari sisi zat-zat  pembentuk kembang api, dari energi yang dibutuhkan dan dilepaskan saat kembang api meledak, dari mekanisme reaksi peledakannya, dan dari sisi stoikiometrinya. Berdasarkan komposisi bahan pembentuknya, kembang api secara umum terbagi menjadi empat, yaitu: a. Oksidator dan Reduktor Proses meledaknya kembang api merupakan salah satu aplikasi dari reaksi reduksi dan oksidasi. Agar proses ini dapat berlangsung, diperlukan zat yang  berfungsi sebagai oksidator dan reduktor. Oksidator diperlukan sebagai penghasil oksigen untuk memulai proses pembakaran. Bahan oksidator yang dipakai biasanya dari golongan nitrat, klorat, ataupun perklorat. Awalnya nitrat dipakai sebagai bahan oksidator dan senyawa yang sering dipakai adalah kalium nitrat. Penguraian kalium nitrat adalah sebagai berikut: 2 KNO 3  → K 2 O + N 2  + 2.5 O 2 KNO3  berbentuk Kristal ion dalam suhu kamar, pada suhu 130 o C  mulai berubah wujud dan menjadi lebih reaktif, sehingga mudah terbakar. Pada suhu 338 o C Kristal KNO 3  meleleh. Karena titik lelehnya cukup rendah, maka kalium nitrat mudah terbakar sehingga banyak dipilih untuk bahan baku peledak. Namun, tidak semua oksigen dari KNO 3  diubah menjadi oksigen, dan reaksi berjalan tidak begitu ekstrim sehingga mudah di kontrol. Hal ini menyebabkan nitrat dipakai sebagai reaksi awal  penyulutan kembang api agar kembang api sampai di angkasa. Untuk mendapatkan reaksi yang ekstrim (dalam arti kecepatan dan menghasilkan panas yang cukup) maka diperlukan oksidator yang lebih kuat dibandingkan nitrat. Sementara itu, reduktor yang dipakai biasanya adalah belerang dan karbon/arang. Sulfur memiliki sifat diantaranya berada dalam dua jenis bentuk Kristal, dalam bentuk rombik dan monoklinik, setiap molekulnya berikatan kovalen, dan termasuk unsur non logam. Satu molekul sulfur terdiri dari delapan atom sulfur dengan rumus kimia S 8 dan memiliki bentuk molekul oktagonal. Molekul S 8 tidak stabil saat terjadi kenaikan suhu karena memicu pemutusan ikatan. Saat diberikan tekanan sulfur membentuk kesatuan sehingga volume internalnya sedikit berkurang, hal ini menyebabkan berkurangnya kemampuan menyerap bubuk mesiu sehingga

Upload: pramita-sylvia-dewi

Post on 09-Oct-2015

345 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

kajian ilmu fisika, kimia dan biologi.

TRANSCRIPT

KEMBANG APIA. KAJIAN KIMIAProses meledaknya kembang api hingga terbentuknya cahaya yang berwarna-warni disertai ledakan dapat dikaji secara fisika maupun kimia. Secara kimia, proses meledaknya kembang api dapat dilihat dari beberapa sis, yaitu dari sisi zat-zat pembentuk kembang api, dari energi yang dibutuhkan dan dilepaskan saat kembang api meledak, dari mekanisme reaksi peledakannya, dan dari sisi stoikiometrinya.Berdasarkan komposisi bahan pembentuknya, kembang api secara umum terbagi menjadi empat, yaitu:a. Oksidator dan ReduktorProses meledaknya kembang api merupakan salah satu aplikasi dari reaksi reduksi dan oksidasi. Agar proses ini dapat berlangsung, diperlukan zat yang berfungsi sebagai oksidator dan reduktor. Oksidator diperlukan sebagai penghasil oksigen untuk memulai proses pembakaran. Bahan oksidator yang dipakai biasanya dari golongan nitrat, klorat, ataupun perklorat. Awalnya nitrat dipakai sebagai bahan oksidator dan senyawa yang sering dipakai adalah kalium nitrat. Penguraian kalium nitrat adalah sebagai berikut:2 KNO3 K2O + N2 + 2.5 O2KNO3 berbentuk Kristal ion dalam suhu kamar, pada suhu 130oC mulai berubah wujud dan menjadi lebih reaktif, sehingga mudah terbakar. Pada suhu 338oC Kristal KNO3 meleleh. Karena titik lelehnya cukup rendah, maka kalium nitrat mudah terbakar sehingga banyak dipilih untuk bahan baku peledak. Namun, tidak semua oksigen dari KNO3 diubah menjadi oksigen, dan reaksi berjalan tidak begitu ekstrim sehingga mudah di kontrol. Hal ini menyebabkan nitrat dipakai sebagai reaksi awal penyulutan kembang api agar kembang api sampai di angkasa. Untuk mendapatkan reaksi yang ekstrim (dalam arti kecepatan dan menghasilkan panas yang cukup) maka diperlukan oksidator yang lebih kuat dibandingkan nitrat. Sementara itu, reduktor yang dipakai biasanya adalah belerang dan karbon/arang. Sulfur memiliki sifat diantaranya berada dalam dua jenis bentuk Kristal, dalam bentuk rombik dan monoklinik, setiap molekulnya berikatan kovalen, dan termasuk unsur non logam. Satu molekul sulfur terdiri dari delapan atom sulfur dengan rumus kimia S8 dan memiliki bentuk molekul oktagonal. Molekul S8 tidak stabil saat terjadi kenaikan suhu karena memicu pemutusan ikatan. Saat diberikan tekanan sulfur membentuk kesatuan sehingga volume internalnya sedikit berkurang, hal ini menyebabkan berkurangnya kemampuan menyerap bubuk mesiu sehingga memiliki sifat pembakaran yang unik. Sementara karbon yang digunakan adalah karbon yang berbentuk amorphous atau arang yang memiliki ikatan kovalen yang membentuk cincin heksagonal. Ikatan antar molekulnya termasuk ikatan van der waals, mengindikasikan ikatannya relatif lemah, terlihat dari sifat fisisnya yang rapuh. Karbon memiliki permukaan yang luas dan dapat menyerap gas atau uap terutama dari SO2 yang merupakan bagian dari reaksi pembakaran bubuk mesiu. Reduktor bereaksi dengan oksigen yang dihasilkan oleh oksidator membentuk gas yang bertemperatur tinggi dan mengembang dengan cepat. Zat ini akan melepaskan elektron pada oksidator, sehingga oksidator mengalami reduksi. Proses reduksi ini menghasilkan ikatan antara karbon dengan oksigen membentuk produk yang stabil, reaksi ini termasuk reaksi pembakaran karena melibatkan oksigen. Reaksi pembakaran bersifat eksoterm sehingga akan dilepaskan sejumlah energi yang dapat digunakan untuk membakar material lain sehingga menyebabkan terjadinya percikan api yang menyebabkan terbentuknya cahaya kembang api. Reaksi kimia yang terjadi:S + O2 SO2C + O2 CO2Reduktor dan oksidator disatukan menjadi bahan yang dikenal sebagai bubuk hitam atau bubuk mesiu. Jadi bubuk mesiu berfungsi sebagai bahan peledak terdiri dari arang, sulfur dan kalium nitrat. Reaksi kimia lengkapnya:4KNO3(g) + 7C(s) + S(s) 3 CO2(g) + 3CO(g) + 2N2(g) + K2CO3(s) + K2S(s)Dari reaksi reduksi oksidasi yang terjadi, besar kecilnya proses ledakan yang terjadi dipengaruhi oleh karakteristik kristal, kestabilan ikatan dan transfer elektron. Ukuran Kristal dari bubuk mesiu berpengaruh terhadap lamanya waktu pembakaran semakin besar ukuran bubuk mesiu maka proses pembakarannya berlangsung lama.

b. Agen pemberi warnaWarna kembang api dihasilkan dari pemanasan senyawa logam tertentu. Logam yang dipanaskan berada dalam bentuk garam, yang disebut stars. Dalam star terdapat garam logam yang dicampur dengan suatu oksidator sehingga dapat meledak saat diber energi. Mekanismenya adalah saat atom logam menyerap energi yang dihasilkan dari reaksi oksidator dan reduktor diatas dan kemudian dia melepaskan energi itu kembali dalam bentuk cahaya dengan warna tertentu. Energi yang diserap menyebabkan elektron logam melompat dari tingkat energi standarnya ke tingkat energi yang lebih tinggi, dinamakan dengan istilah tereksitasi kemudian eletron terebut kembali ke tingkat energi semula dengan membebaskan energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Sebagai contoh, terbentuknya warna hijau pada kembang api karena adanya stars yang terdiri dari garam Barium dan oksidator KClO4. Saat terjadi reaksi pembakaran yang suhunya mencapai >2500oC, terjadi reaksi:

BaCl+ memiliki panjang gelombang 514, 524 nm, hal ini membuat reaksi emisi yang terjadi Nampak berwarna hijau. Dengan mekanisme yang sama garam-garam logam tersebut akan memancarkan cahaya yang khas. Intensitas warna yang terlihat pada saat kembang api meledak dipengaruhi beberapa hal, salah satunya adalah komposisi zat dalam stars itu sendiri. Berikut ini data Ion logam yang dipakai untuk memberi warna pada kembang api diantaranya adalah: Merah: Garam stronsium atau garam lithium. Contohnya adalah litium karbonat Li2CO3 yang memberikan warna merah dan Stronsium karbonat yang memberikan warna merah cerah. Oranye: Garam kalsium contohnya kalsium klorida CaCl2 Kuning: Garam natrium contohnya natrium lorida NaCl. Hijau: Garam barium atau senyawa yang dapat menghasilkan gas Cl2. Contoh garam bariumnya adalah BaCl2. Biru: Senyawaan tembaga contohnya tembaga(I) klorida CuCl. Ungu: Campuran antara garam stronsium dan garam tembaga. Karena stronsium memberikan warna merah dan tembaga memberikan warna biru maka campuran kedua garam ini akan menghasilkan warna ungu. Putih/Silver: Logam magnesium, titanium, ataupun aluminium.c. Binder/PengikatBinder atau agen pengikat berfungsi untuk menyatukan semua zat pada kembang api, sehingga seluruh bahan pembuat kembang api dapat dijadikan campuran berbentuk pasta. Binder yang sering dipergunakan adalah dextrin. Dextrin adalah sejenis polimer yang memiliki kemampuan untuk mengikat zat.

d. RegulatorLogam biasanya ditambahkan untuk mengatur kecepatan terjadinya reaksi pada kembang api. Semakin besar luas permukaan logam maka semakin cepat reaksi akan berlangsung, ukuran diameter logam biasanya 250-350 mikron.

Dari komponen kembang api diatas, kemudian disusun alat seperti dibawah ini untuk membentuk kembang api:

Sumbu: berfungsi sebagai penunda waktu Pembatas: Memisahkan antara tingkat yang berbeda Agen Pewarna: berisi garam, bubuk logam yang berukuran kecil yang dapat menghasilkan warna Kulit Luar: wadah/tempat semua zat dalam kembang api, terbuat dari plastic atau karton.Berdasarkan persamaan reaksi reduksi oksidasi yang telah disetarakan sebelumnya, maka kita dapat menghitung berapa jumlah pereaksi yang dibutuhkan dan jumlah produk yang dihasilkan melalui stoikiometri. Persamaan Reaksi Pembakaran Bubuk Hitam: 4KNO3 (s) + 7C(s) + S(s) 3CO2(g) + 3CO(g) + 2N2(g) + K2CO3(s) + K2S(s)Berdasarkan persamaan tersebut, maka jika jumlah mol zat akan sebanding dengan koefisiennya, sehingga apabila terdapat 2 gram bubuk mesiu, maka jumlah mol gas yang terbentuk dapat dihitung, sesuai dengan tabel di bawah ini:

Dari data diatas, makadapat dihitung jumlah gas yang dihasilkan selama reaksi peledakan. Dari jumlah gas yang dihasilkan kita dapat mengitung ketinggian dari kembang api yang meledak, semakin banyak bubuk mesiu maka gas yang dihasilkan semakin banyak, sehingga kembang api pun dapat terbang lebih tinggi. Reaksi ledakan ditinjau dari termodinamika, saat reaksi pembakaran, terjadi perubahan wujud zat dari padat menjadi gas yang menghasilkan S yang bernilai negative, sehingga reaksi berlangsung spontan. Pada persamaan reaksi diatas, terjadi reaksi emdoterm, sehingga diperlukan energi panas yang mencukupi saat terjadi pembakaran, setelah terjadi reaksi pembakaran maka reaksi menjadi eksotermik. Berdasarkan persamaan reaksi pembakaran bubuk mesiu diatas, maka perhitungan entalpi reaksi seperti dibawah ini:

Data Entalpi reaksi;

Perhitungan entalpi reaksi:

Melalui perhitungan, dengan komposisi KNO3: C : S = 75 : 15 : 10, sebanyak 2 gram bubuk mesiu secara teoritis dapat melepaskan energi sebesar 1688,2 kJ mol-1 pada suhu 2500K. Besarnya energi yang dilepaskan akan berupa energi pana, energi suara pada saat kembang api meledak.

B. KAJIAN FISIKA1. Lintasan Kembang ApiKembang api terdiri dari berbagai bahan kimia yang menyusunnya. Salah satunya membuat kembang api bisa bergerak ke atas yaitu bubuk mesiu. Reaksinya sebagai berikut : Potassium nitrat + charcoal + sulfur20NaNO3+ 30C + 10S6Na2CO3+ Na2SO4+ 3Na2S +14CO2+ 10CO + 10N220KNO3+ 30C + 10S 6K2CO3+ K2SO4+ 3K2S +14CO2+10CO + 10N2

Hasil pembakaran bubuk mesiu tersebut menghasilkan gas. Menurut hukum Charles bahwa Udara pada tekanan yang tetap bila suhu dinaikan makan Volume gas tersebut akan meningkat juga.

Dalamtermodinamikadankimia fisik,hukum Charlesadalah hukumgas idealpada tekanan tetap yang menyatakan bahwapada tekanan tetap, volume gas ideal bermassa tertentu berbanding lurus terhadap temperaturnya (dalam Kelvin).Secara matematis, hukum Charles dapat ditulis sebagai:

denganV: volume gas (m3),T: temperatur gas (K), dank: konstanta.Hukum ini pertama kali dipublikasikan olehJoseph Louis Gay-Lussac pada tahun1802, namun dalam publikasi tersebut Gay-Lussac mengutip karyaJacques Charlesdari sekitar tahun1787yang tidak dipublikasikan. Hal ini membuat hukum tersebut dinamai hukum CharlesMolekul gas akan bergerak lebih cepat dikarenakan suhu meningkat, maka gas tersebut mendorong kembang api ke atas. Ketinggian kembang api sebanding dengan besar kembang api menghasilkan gas. Ketinggian hasil kembang api dipengaruhi oleh percepatan gravitasi dan berlaku persamaan

KeteranganY= Ketinggian(meter)Vy= Kecepatan kearah sumbu y (m/s)Vx= Kecepatan kearah sumbu x(m/s)t= Waktu(sekon)g= Percepatan Gravitasi (m/s2)

Jika kembang api diarahkan membentuk sudut maka akan membentuk lintasan berupa parabola. Sudut tersebut akan mempengaruh ketinggian dan jarak horizontal kembang api. Semakin besar sudut yang terbentuk dengan sumbu horizontal ( 0o 90o) maka kembang api akan memiliki ketinggian yang maksimum ( =90o) namun semakin dekat jarak horizontal dengan titik awal.Kecepatan awal kembang api ditentukan dari ukuran pelontar yang digunakan seperti pada tabel

Shell Size (in.) Initial Velocity (ft./s)

2 117.5

3 144

4 166

5 186

6 203.5

8 135

10 263

12 287.5

24 393

36 481

2. Cahaya

Cahaya pada kembang api dihasilkan dengan dua cara yaitu Incandesence dan Luminescence.

a. IncandesenceProses incandesence adalah proses menghasilkan emisi cahaya karena panas. Panas tersebut membuat bahan penyusun meningkat suhunya dan bercahaya. Kekuatan emisi dapat di tuliskan dalam persamaanI = T4KeteranganI= Intensitas radiasi = tetapan Stefan-BoltzmannT= Suhu Pada pemanasan ini mengakibatkan suatu benda bisa memancarkan cahaya berwarna-warna sesusai dengan tabel dibawah iniTemperature (K)Temperature (0C)Subjective Colour

750480Faint red glow

850580Dark red

1000730Bright red/orange

1200930Bright orange

14001100Pale orange/yellow

16001300Yellow/white

>1700>1400White

Untuk warna biru dan hijau tidak bisa menggunakan metode ini karena membutuhkan temperatur yang tinggi sehingga memerlukan metode kedua yaitu Luminescence

b. LuminescenceLuminescence adalah menghasilkan cahaya selain dengan energi panas. Cahaya dihasilkan oleh elektron didalam atom logam. Elektron didalam atom tersusun sesuai dengan bilangan kuantumnya. Elektron menyerap energi dan dapat tereksitasi ke sub kulit diatasnya, ini membuat atom tersebut tidak stabil. Elektron akan kembali ke posisi semula dengan memancarkan energi sehingga membuat stabil kembali. Seperti yang di gambarkan dibawah ini

Menurut Niels Bohr elektron dapat berpindah dari tingkat energi lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi. Elektron yang memiliki tingkat energi terendah, berada pada lintasan yang terdekat dengan inti. Inti atom yang bermuatan positif, memiliki daya tarik terhadap elektron yang bermuatan negatif, sehingga elektron-elektron di setiap lintasan selalu mengelilingi inti. Elektron yang tingkat energinya terendah, paling mudah ditarik oleh inti.

Sedangkan istilah ground state adalah keadaan dasar atau stasioner. Suatu atom pada suhu kamar dan tidak terkena cahaya, atau tidak ada faktor yang mempengaruhinya, elektron-elektronnya beredar mengelilingi inti secara normal. Keadaan inilah yang dikatakan sebagai keadaan stasioner atau ground state. Elektron-elektron tersebut berada pada lintasannya sendiri atau rumahnya sendiri. Apabila suatu saat atom yang bersangkutan terkena cahaya (foton), maka elektron-elektron secara spontanitas akan menyerap cahaya tersebut. Elektron yang telah menyerap cahaya, jumlah energinya menjadi lebih besar. Elektron ini memiliki kekuatan untuk menjauh dari inti. Oleh sebab itu, otomatis elektron tersebut berpindah ke lintasan berikutnya yang tingkat energinya lebih tinggi. Misal elektron itu berpindah dari lintasan E1menuju lintasan E2.Pada saat elektron berada di E2, dikatakan elektron tersebut dalam keadaan tereksitasi. Ternyata setelah elektron berada di E2, pada saat itu pula sejumlah energi yang telah diserap (E = E2- E1) terlepas dan dipancarkan kembali sebagai spektrum (cahaya). Bagaimana dengan elektron itu? Tentu saja secara spontan elektron berpindah lagi ke lintasan semula.

Spektrum yang dipancarkan merupakan ciri khas dari suatu atom. Atom yang berbeda memiliki spektrum dengan panjang gelombang berbeda, sehingga warna spektrum untuk atom berbeda juga berbeda. Kejadian ini dapat diamati pada saat uji nyala yang diterapkan dalam kembang api. Pada saat uji nyala, garam padat dikenakan nyala api, elektron-elektron kation menyerap energi, sehingga gerakannya semakin cepat. Elektron yang mendapat energi tersebut berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi, dikatakan elektron itu dari keadaan stasioner (ground state) mengalami eksitasi. Namun keadaan ini tidak stabil. Energi tersebut terpancar kembali sebagai spektrum dan elektron kembali ke keadaan awal. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya Warna yang berbeda disebabkan atom yang berbeda dengan panjang gelombang yang berbeda. Hal ini disebabkan perbedaan letak dari elektron yang tereksitasi yang menyebabkan panjang gelombang yang berbeda

Sebagai contoh, ion natrium dalam keadaan stasioner memiliki konfigurasi elektron 1s22s22p6. Jika garam padatnya dikenakan api, elektron-elektron akan mendapatkan energi dan mengalami eksitasi, yaitu berpindah ke orbital kosong yang tingkat energinya lebih tinggi. Dalam keadaan eksitasi konfigurasi elektronnya menjadi1s22s22p53s1. Karena keadaan ini tidak stabil, maka segera pada saat itu pula, elektron pada 3s kembali ke 2p, sehingga konfigurasi elektron kembali ke keadaan stasioner.Untuk magnesium, Mg spektrumnya tak berwarna. Ini berarti bahwa panjang gelombang spektrumnya jatuh pada sinar tak tampak. Bahan-bahan penyusun yang digunakan dalam kembang api ditunjukan dalam tabel dibawah ini:

ColourCompoundWavelength of Light

RedStrontium Salts & Lithium Salts (Li2CO3,SrCO3)600-646nm

OrangeCalcium Salts (CaCl2,CaSO4.2H2O)591-603nm

GoldIncandescence of Iron or Charcoal590nm

YellowSodium Compounds(NaNO3,Na3AlF6)589nm

Electric WhiteWhite Hot Metal(BaO)564-576nm

GreenBarium compounds with Chlorine (BaCl+)511-533nm

BlueCopper Compounds and ChlorineCu3As2O3Cu(C2H3O2)2460-530nm

PurpleMixture of Strontium (red) and Copper (blue) compounds432-456nm

SilverBurning aluminium, titanium or magnesium powder.412nm

3. Bentuk Efek Kembang ApiBerdasarkan penjelasan mengenai komposisi kembang api dan ion penghantar warna diatas, seharusnya bisa ditarik logika kenapa kembang api bisa menghasilkan warna yang berbeda. Proses ini melibatkan 3 hal :Pola peletakan "stars"Biji-biji stars yang terletak didalam selongsong memiliki ukuran dan komposisi yang dirangkai sedemikian rupa hingga menghasilkan efek tertentu. Misalkan, jika kita ingin menghasilkan efek pancaran yang berbentuk lingkaran, Stars harus disusun dengan konfigurasi melingkar mengelilingi hulu ledak, dengan jarak dan posisi yang sama. Untuk menghasilkan bentuk lainnya, menyusun stars dalam bentuk dan lapisan yang berbeda-beda. Perlu diketahui juga, di dalam 1 stars bisa dimasukkan stars lain dengan komposisi yang berbeda untuk menghasilkan kombinasi warna dan jeda waktu ledakan.a. Lapisan selongsongSelongsong kembang api tidak harus selalu terdiri dari 1 lapisan. untuk membentuk rentetan ledakan dan kombinasi warna serta pola, umumnya sebuah kembang api tidak terdiri dari 1 selongsong, tapi tersusun atas beberapa selongsong di dalam 1 buah kembang api. Ini dinamakan dengan "Multibreak Shells", yang memungkinkan sebuah kembang api bisa menghasilkan rentetan ledakan yang berlainan.

Multibreak shells bisa tersusun atas selongsong yang diisi selongsong lain, atau memiliki beberapa tingkat tanpa menggunakan lapisan selongsong tambahan. Tiap tingkat memiliki sumbu yang berbeda, sehingga ketika 1 tingkat telah meledak, akan memicu ledakan pada tingkatan berikutnya. panjang sumbu dan hulu ledak divariasikan untuk menghasilkan kombinasi dan jeda waktu ledakan.b. PyrotechnicIni adalah salah satu keahlian memanipulasi sumber api, sehingga bisa digunakan sesuai kebutuhan. Keahlian ini berhubungan dengan bagaimana cara mengatur ledakan dan jeda waktu ledakan, serta pengamanannya.Efek ledakan kembang api memiliki nama-nama sendiri, seperti contoh-contoh di bawah ini yaitu:

c. d.

Spider Fireworks Salute Fireworks Ring Fireworkse. f.

g. h. Chrysanthemum Fireworks Roman Candle

4. Suara

Suara dihasilkan karena reaksi bahan penyusun kembang api dengan sangat cepat memproduksi gas dan panas. Kenaikan suhu yang tinggi mengakibatkan volume gas akan bertambah sebanding dengan kenaikan suhu, pada tekanan tetap. Pertambahan volume ini mengakibatkan ledakan yang menimbulkan suara. Ini terjadi karena kecepatan pemuaian volume gas lebih cepat dari pada kecepatan suara.

C. MEKANISME KERJA KEMBANG API

Kembang api terdiri dari dua tabung dengan diameter yang sama. Pertama , tabung bagian luar yang disebut mortar dan kedua, tabung bagian dalam yang disebut shell. Kembang api diluncurkan dengan mortar, yang terpendam sebagian di dalam tanah. Diameter mortar dan shell harus sama. Jika diameter tabung dan shell tidak sama maka akan mempengaruhi gaya dorong kembang api ke udara.

MortartanahDaya dorongGambar 1. Bagian- bagian kembang apiSumbu delayMesiuDaya dorongSumbu utamaSumbu fast actingShellGambar 2. Bagian-bagian shell

Pada kembang api terdapat dua jenis sumbu yaitu sumbu fast -acting dan sumbu delay yang terhubung ke sumbu utama. Sumbu fast-acting merupakan sumbu yang terhubung ke bagian bawah shell sedangkan sumbu delay adalah sumbu yang terhubung ke bagian dalam shell tetapi pembakaran sumbu ini dapat ditunda beberapa detik. Pada saat kembang api di bakar, api akan membakar sumbu fast acting terlebih dahulu dan membakar mesiu yang berada pada bagian bawah shell. Proses pembakaran ini akan memperbesar volume zat terutama gas hasil pembakaran di dalam shell sehingga memberikan daya dorong untuk shell kembang api terlontar ke udara.Di dalam shell kembang api terdapat banyak sekali bahkan sampai ratusan star yang disusun membentuk pola-pola tertentu yang diinginkan. Star merupakan bagian kembang api yang memberikan sensasi keindahan saat meledak. Sebuah star yang belum meledak berbentuk bulatan hitam kusam seukuran permen. Star terdiri dari bahan kimia berupa bubuk mesiu dan perchlorate yang dicampur dengan bahan pengikat dan garam logam yang memberikan warna pada star saat meledak.

Gambar 3. Mekanisme kerja kembang api

Setelah kembang api terlontar ke udara, beberapa detik kemudian sumbu delay pun membakar mesiu yang berada di dalam shell. Pembakaran mesiu di dalam shell memberikan energi panas pada star-star (komponen utama kembang api) untuk meledak yang akan menimbulkan warna-warna yang bermacam-macam sesuai dengan bahan penyusunnya. Pembentukkan ledakan yang beruntun dapat terjadi karena pola penyusunan star-star yang di beri pembatas (break). Besar kecilnya bentuk ledakan kembang api dipengaruhi juga oleh kekuatan shell dalam menahan panas dan gas untuk sesaat.D. JENIS-JENIS KEMBANG APISecara umum kembang api terdiri dari dua jenis yaitu :1. Kembang api kawatKembang api kawat merupakan kembang api yang biasa dimainkan anak-anak saat hari raya atau dikenal dengan kembang api tipe klasik. Kembang api ini terdiri dari sebatang logam yang tipis yang dicelupkan ke dalam bahan pyroteknik dan kemudian dikeringkan. Kembang api ini terlihat sederhana tetapi dalam pembuatan justru lebih sulit dari kembang api tabung. Kualitas kawat yang digunakan harus cukup baik dan tidak mudah korosi saat proses pencelupan dan penyimpanan. Kembang api ini dapat dibuat dengan mencampur kalium perchlorate dan dextrin serta air untuk melapisi kawat dan dicelupkan pada serpihan alumunium.2. Kembang api tabungKembang api tabung merupakan jenis kembang api yang bahan-bahan pembentuknya disimpan didalam sebuah wadah menyerupai tabung. Bentuk kembang api tabung ini banyak sekali, diantaranya :a. Petasan (firecracker)Petasan merupakan bentuk kembang api yang sederhana. Petasan terdiri atas bubuk mesiu yang dibungkus kertas dan diberi sumbu. Mesiu terdiri dari 75% potasium nitrat, 15 % charcoal, dan 10 % belerang. Ketika petasan dinyalakan bahan kimia dalam petasan bereaksi membentuk gas yang volumenya besar sehingga menekan kertas pembungkus petasan. Ketika kertas pembungkus tidak dapat menahan tekanan dari volume gas maka terjadilah ledakan. b. Roket (sky rocket)Kembang api roket adalah kembang api yang terlontar ke udara. Seperti kembang api yang terlihat di angkasa pada perayaan hari-hari besar. Roket ini menimbulkan suara ledakan yang keras.c. Cake Cake adalah paket kembang api yang terdiri dari beberapa kembang api roket sehingga membentuk seperti cake kue. Banyaknya kembang api roket di dalamnya tidak berarti penyalaan kembang api harus dilakukan berulang-ulang tetapi cukup sekali.