Sharing Chemistry with the Community

Hóa học đằng sau hiệu ứng phim và TV

Một pha hành động nghẹt thở với nhiều cảnh bắn nhau, máu me văng tứ tung, khói bay nghi ngút khắp nơi là những điều bạn sẽ thường thấy trong những thước phim hành động của Hollywood. Những cảnh quay đó có thật sự diễn ra như chúng ta nghĩ không? Tất nhiên đó chỉ là những hiệu ứng phim ảnh. Nhưng để làm những cảnh đó cần sự kết hợp nhiều lĩnh vực khác nhau như hiệu ứng cơ học, quang học và carema…Và một lần nữa hóa học lại góp phần giúp chúng ta thực hiện và giải thích những hiệu ứng này. Trong bài viết lần này, chúng tôi sẽ giúp bạn có cái nhìn rõ hơn về vấn đề nhé!

1. Hiệu ứng ngọn lửa và tia lửa – pháo hoa

Pháo hoa là khoa học sử dụng phản ứng hóa học tỏa nhiệt để sản xuất nhiệt, ánh sáng và âm thanh. Trong một bộ phim, các hiệu ứng thực tế phải được kiểm soát cẩn thận và dễ dàng bị dập tắt. Một hiệu ứng pháo hoa đặc biệt thường sẽ cần có nhiều năm kinh nghiệm để đạt hiệu ứng cần thiết cho một cảnh đặc biệt. Pháo hoa thường được sử dụng hiệu ứng trong phim để sản xuất ngọn lửa hoặc lửa. Trong máy chiếu ngọn lửa “flame projector”, một ống thẳng đứng được kết nối nguồn cung cấp khí dễ cháy được đốt cháy bằng thiết bị điện (electric match):

C3H8 + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)

Hỗn hợp nhiên liệu / chất oxy hóa, thường là propan và không khí, có thể được trộn lẫn với lượng nhỏ nhiên liệu khác như bồ hóng và màu sắc để tạo ra ngọn lửa rõ ràng. Màu sắc cũng được kiểm soát bằng cách sử dụng kim loại kiềm nhóm 1 và kim loại kiềm thổ nhóm 2. Cùng với việc bị bắn trực tiếp, hiệu ứng pháo hoa cũng rất phổ biến xuất hiện trong phim vì lửa rất khó mô phỏng trong máy tính. Kỹ thuật bắn pháo hoa phải được cấp phép để làm theo hướng dẫn an toàn rất nghiêm ngặt. Chúng thường sẽ có thuật ngữ riêng cho hiệu ứng lửa mà chúng tạo ra; ví dụ: ‘black burster’  là hỗn hợp khoảng 50 g bột đen và khoảng 1 lít xăng bắn từ một cái cối.

Tia lửa điện có thể được mô phỏng bằng cách sử dụng bột magiê và được khơi mào với một thiết bị điện hoặc bằng tay với một nguồn nhiệt. Bột flash (perchlorate và nhôm) được sử dụng để mô phỏng đèn flash của máy ảnh.

Hiệu ứng ngọn lửa thường được xuất hiện trong phòng thí nghiệm, thường sử dụng quả cầu lửa bong bóng propane để trình diễn hay thuyết trình. Trình diễn này có thể tạo ra quả cầu lửa lớn và, ngoài việc đốt cháy phản ứng, nó có thể được sử dụng để giải thích một số chìa khóa các khái niệm như khuếch tán, mật độ và trọng lượng phân tử của khí.

2. Máu

Máu gỉả thường có màu thực phẩm đỏ trộn với các thành phần khác để đạt được một màu nhất quán như trong cơ thể. Một hỗn hợp hai thành phần được gọi là máu A + B dựa trên hóa học của trao đổi phối tử. Kali thiocyanate không màu bôi lên da khi phản ứng với nitrat sắt từ con dao cùn an toàn đã chuẩn bị trước đó, để tạo thành hỗn hợp màu đỏ của sắt (III) thiocyanate:

Fe(NO3)3(aq) + 3 KSCN(aq) → Fe(SCN)3(aq) + 3 KNO3(aq)

Trong phòng thí nghiệm, một định tính rất nhạy để kiểm tra cation sắt (III) [Fe(H2O) 6]3+ bằng cách sử dụng ion thiocyanate trao đổi với phối tử nước xung quanh; phản ứng này tương tự như phản ứng ở trên.

3. Thủy tinh vỡ (breakaway)

Thủy tinh đường hoặc thủy tinh breakaway được làm từ xi-rô ngô, đường và kali bitartrate (KC4H5O6). Nó được sử dụng trong các cảnh đóng thế để tránh gây hại cho diễn viên. Quá trình làm ly đường bao gồm hòa tan đường trong nước và đun nóng khoảng 100 ° C. Xi-rô ngô và bitartrate được sử dụng để ngăn chặn sự kết tinh lại của đường.

Ly làm bằng đường bây giờ đã được thay thế bằng các loại nhựa nhiệt dẻo khác nhau. Nhựa Piccolastic™ và Piccotex™ (có nguồn gốc từ styrene), được gọi chung là nhựa picco, được trộn và làm nóng đến 300°C. Các loại nhựa sau đó được đổ vào khuôn chứa một kim loại nóng và nhiều mặt. Nếu sau khi dùng chúng bị vỡ thì chúng có thể được tái sử dụng bằng cách đơn giản hâm nóng và đúc lại lần nữa.

4. Thiết bị nổ thu nhỏ (squibs)

Một squib hay thiết bị nổ thu nhỏ về bản chất là một thanh thuốc nổ nhỏ. Squibs bao gồm một ống nhỏ chứa đầy thuốc nổ bột đen và một mồi lửa (thường là một electric match). Phản ứng dẫn đến giải phóng năng lượng nhiệt và tạo ra một số mole sản phẩm khí. Ứng dụng thông thường của thiết bị này là trong ngành khai thác mỏ, chúng được sử dụng để tách than ra khỏi đá. Các thành phần của bột đen thường là 75% kali nitrat, 10% lưu huỳnh và 15% than củi:

4 KNO3(s) + C7H4O(s) + 2 S(s) → 2 K2S(s) + 4 CO2(g) + 3 CO(g)+ 2 H2O(g) + 2 N2(g)

Ngày nay, squibs được sử dụng để mô phỏng viên đạn bắn vào các vật liệu như bê tông, xe hơi và bụi bẩn. Chúng cũng có thể được sử dụng để phá vỡ kính cường lực thay vì sử dụng kính ly khai. Công dụng của chúng trên diễn viên tại hiện trường, kết hợp với máu giả dần được loại bỏ theo hướng có lợi cho các thiết bị an toàn hơn trên khí nén. Một ứng dụng phổ biến của Squibs nổ ngày nay là trong túi khí xe cơ giới, nơi chúng được sử dụng để bắt đầu phản ứng sau:

2 NaN3(s) → 2 Na(s) + 3 N2(s)

10 Na(s) + 2KNO3(s) → K2O(s) + 5 Na2O(s) + N2(g)

dẫn đến việc sản xuất khí nitơ và nhanh chóng bôm phồng túi khí. Điều này thật thú vị đúng không?

5. Vũ khí tương lai

Một số loại súng dùng trong các bộ phim viễn tưởng đã sử dụng cơ chế được thiết kế để cung cấp một hiệu ứng ngọn lửa trong khi vận hành.

Những vũ khí chống đỡ này hoạt động bằng cách sử dụng cùng nguyên lý như đèn cacbua, đèn khai thác hoặc khí đèn. Cái thùng của những đạo cụ này chứa đầy cacbua canxi và nước. Khi kích hoạt được kéo, khí axetylen (ethyne) hình thành, như hình phía dưới:

CaC2(s)+2H2O(l) → C2H2(g)+Ca(OH)2(aq)

Acetylen sau đó được giải phóng thông qua một van và đánh lửa bằng phích cắm phát sáng chạy bằng pin đặt ở phía trước súng. Phản ứng đốt cháy được hiển thị dưới đây:

C2H2(g) + 5 ∕ 2 O2(g) →  2CO2(g)+ H2O(g)

Trong các phương trình hóa học đốt cháy, chúng ta thường đốt cháy hydrocarbon, rượu và các loại chất hữu cơ khác để chứng minh phản ứng tỏa nhiệt và sản phẩm phản ứng của chúng.

6. Hiệu ứng khói

Nước đá khô và nước nóng là một cách an toàn để tạo ra khói, trong trường hợp này là hơi nước siêu lạnh. Để được chụp ảnh trên phim, một khói dày hơn được sử dụng. Ngày xưa, khói và những người hút thuốc giữ ong (bee-keeping smokers) đã được sử dụng cùng với phương pháp phản ứng hóa học hai phần.

Titanium tetrachloride, một ví dụ khác của một halogen kim loại rất dễ bay hơi, thủy phân trong không khí để tạo ra các giọt axit clohydric và các hạt oxit titan. Hiệu ứng khói này nguy hiểm đến mức nó không còn được sử dụng trong ngành công nghiệp điện ảnh; tuy nhiên, nó vẫn được sử dụng trong phòng thí nghiệm khoa học để kiểm tra tủ hút và kiểm tra áp suất không khí âm tính:

TiCl4(s) +H2O(l) → TiOCl2(s)+2HCl(aq)

Trên phim trường, hiệu ứng khói cục bộ có thể được sản xuất bởi một hỗn hợp hai thành phần được đề cập đến
như khói A-B. Khói là kết quả của sự pha trộn trong số hơi của hai chất lỏng, ‘A’ và ‘B’. Các các thành phần của khói A-B, thường không tiết lộ cho đoàn làm phim, chúng thường là axit axetic và cyclohexylamine, trong đó, giống như titan tetraclorua, lần đầu được cấp bằng sáng chế để sử dụng như một màn khói trong chiến tranh và rất dễ cháy và độc hại đối với con người.

Một phương pháp khác để tạo hiệu ứng khói, và cho đến nay là linh hoạt nhất (do độc tính và chi phí thấp hơn), là sử dụng glycol nguyên tử / hỗn hợp nước. Chúng được giới thiệu thương mại như ‘nước ép sương mù’ (fog juice). Các glycol này được làm nóng và ép vào bầu khí quyển dưới áp lực tạo ra sương mù hoặc khói mù. Một glycerol (propane-1,2,3-triol; C3H8O3) và hỗn hợp nước 15% v/v tạo ra khói mù, và nhiều điều kiện giống như khói khi ở nồng độ cao hơn 15% v/v. Hỗn hợp 90% v/v của propylene glycol (propane-1,2-diol; C3H8O2) và nước tạo ra sương mù dày đặc.

7. Tuyết

Tuyết thường được làm từ đá bào, giấy rách, tinh bột gạo hoặc khoai tây, polystyrene, bọt cạo râu, thạch cao (canxi sunfat) hoặc muối Epsom (magiê sunfat). Khi quay ở hiện trường, vật liệu phải thân thiện với môi trường và phải có thể được loại bỏ hoàn toàn sau khi quay phim hoặc không độc hại và hòa tan trong nước (có thể là rửa trôi).

Một hóa chất sản xuất tuyết phổ biến hơn, được sử dụng trong một phòng chiếu phim hơn là ở trường quay (bởi vì ô nhiễm) là sodium polyacrylate, một loại polymer được làm bằng các đơn vị lặp lại liên kết chéo của monome [CH2CH (COONa)]. Nó là một chất siêu hấp thụ và có thể hấp thụ nhiều lần trọng lượng của nước. Khi sodium polyacrylate được hòa tan trong nước, các phân tử nước thay thế các ion natri và hình thành liên kết mạnh mẽ giữa hydro với các nhóm axit cacboxylic. Các polymer sưng phồng lên, nhưng các liên kết giữa hai chuỗi ngăn nó hòa tan; các phân tử nước bị mắc kẹt trong mạng polymer.

Với việc bổ sung nước, hình dáng của chúng giống như tuyết bột. Tuyết polyacrylate thực sự hoạt động tốt hơn trong một bộ phim so với tuyết thật vì nó duy trì khả năng nhìn, trong khi tuyết thật trở nên nén và vô dụng về nhiều mặt.

8. Gel chống cháy

Gel chống cháy được sử dụng cho các pha nguy hiểm liên quan đến con người phát lửa bằng lửa. Những gel này được bán trên thị trường dưới dạng “liên tục, tuân thủ, thành phần lớp phủ của các hạt bị trương nước, những hạt gel liên kết chéo, polymer không tan trong nước, không thấm nước”. Thành phần của chúng bao gồm 9 phần potassium polyacrylate và 1 phần nước. Sản phẩm hoạt động như một lá chắn cách nhiệt và về cơ bản là có 1 lớp sau lớp giọt nước dày chứa trong một vỏ polymer. Do khả năng chịu nhiệt đặc biệt cao của nước bảo vệ chống lại thiệt hại. Tên thương mại bao gồm Zel Jel ™ và FireIce®.

Cách thức hoạt động của vật liệu này là tương tự để “thắp sáng tay / tiền / cà vạt, v.v. trong lửa” trình diễn, sử dụng hỗn hợp nước 50:50 và xát cồn. Các vật thể không cháy vì nước bay hơi trước. Các tính chất chống cháy của sodium polyacrylate có thể thực hiện bằng cách bôi nó lên một bề mặt và giữ một ngọn lửa mở cho nó.

9. Phản ứng hóa học xảy ra tương tự như trong thế giới thực

Trên phim trường, sơn huỳnh quang hoặc que phát sáng được sử dụng để mô phỏng ánh sáng từ nền những ngọn lửa. Phản ứng que phát sáng liên quan đến phản ứng của hỗn hợp este H2O2 / phthalic và phenyl oxalate ester / thuốc nhuộm huỳnh quang hỗn hợp anthracene. Kết quả của phản ứng giữa este phenyl oxalate và H2O2 xảy ra như sau:

Một chuỗi liên quan đến một “cuộc tấn công axit” vào vật liệu hoặc diễn viên có thể được thực hiện bằng các cách sử dụng:

  • Nước có ga, trên phim mô phỏng sủi bọt của một axit ăn mòn mãnh liệt.
  • Acetone (để mô phỏng axit) trên Styrofoam hay xốp (để mô phỏng vật liệu), một kỹ thuật đã được sử dụng trong suốt loạt phim Alien.

10. Cellulose

Cellulose là vật liệu hữu cơ phổ biến nhất tìm thấy trên trái đất. Đây là thành phần cấu trúc chính của cây xanh, và thường được gọi là chất xơ, hay ‘roughage’. Thạch K-Y, trong đó có chứa thành phần chính là glycerol và hydroxyethyl cellulose, được sử dụng để tạo ra những vật vô tri như xác chết và con rối sinh vật xuất hiện thực tế hơn và làm cho chúng trông “còn sống”.

Công dụng chính của nó là trong ngành công nghiệp phim kinh dị. Vì bùn thật có thể chứa mầm bệnh và hóa chất nguy hiểm cho các diễn viên, cellulose được sử dụng như là một thành phần cơ bản của bùn nhân tạo, kết hợp với đất sét (như đất Fuller và vermiculite) và rêu than bùn. Cellulose là hydrophilic (ưa nước), làm cho nó hoàn hảo cho các ứng dụng này.

Ngoài ra còn có những phản ứng hóa học khác bạn có thể bắt gặp trong nhiều loạt phim khoa hoc viễn tưởng. Thí dụ như phản ứng hóa học đã được bắn trong một bể nước, để tạo ra một phần của chuỗi “Stargate” và các phản ứng đã được sử dụng để ám chỉ những ngôi sao nổ tung, những thiên hà rộng lớn và những đám mây bụi và khí khổng lồ. Nếu bạn còn biết thêm những phản ứng nào nữa thì hãy để comment bên dưới nhé!

Đến đây thì bài viết đã hết rồi. Hi vọng chúng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có thấy những hiệu ứng này trong phim ành thì hãy nhớ đến hóa học đằng sau chúng nhé!

Tham khảo Dan Brian Short, Thoughtco, ACSCsuohio.

Leave a Reply