Rød, hvid men sjældent blå - videnskaben om fyrværkerifarver, forklaret

I de tidligste dage af USA, John Adams skrev til sin kone Abigail om fejringen af ​​uafhængighed, "Det burde fejres med Pomp og Parade, med viser, spil, Sport, våben, Klokker, Bål og belysning fra den ene ende af dette kontinent til den anden fra denne tid og frem for evigt mere. "" Bål og belysning "refererer direkte til det, vi kender som pyroteknik og fyrværkeri.

Jeg er en kemiker og også formand for Pyrotechnics Guild International, en organisation, der fremmer sikker brug af fyrværkeri og bruger det her i USA til at fejre uafhængighedsdag og andre festivaler i løbet af året. Som kemiker, og en, der leder demonstrationer for kemistuderende, Jeg betragter fyrværkeri som et godt eksempel på forbrændingsreaktioner, der producerer farvet ild. Men opfindelsen af ​​farvet fyrværkeri er relativt ny, og ikke alle farver er nemme at fremstille.

Tidlig fyrværkeri

Fyrværkeri blev først opfundet alvorligt af kineserne i 200 f.Kr. Men det var først tusind år senere, at kinesiske alkymister udviklede fyrværkeri i 800 e.Kr. Disse tidlige fyrværkeri var for det meste lyse og støjende sammenkogninger designet til at skræmme onde ånder - ikke de farverige, kontrollerede eksplosioner, vi ser i dag. Spol frem endnu et årtusinde, og italienerne fandt ud af, hvordan de kunne tilføje farve ved at introducere forskellige elementer til den brændbare blanding. Tilføjelse af grundstoffet strontium til en farvepyroteknisk blanding frembringer en rød flamme; kobber, blå; barium, grøn; og natrium for gul.

For meget eller for lidt af kemikalierne foretager betydelige ændringer i temperaturen og dermed farvens bølgelængde. Den rigtige blanding af kemikalier, når de antændes, producerer nok energi til at ophidse elektroner til at afgive forskellige lysfarver.

Selvom kemien i disse farver ikke er ny, hver generation ser ud til at blive begejstret over farverne, der sprøjter hen over himlen. Vi har nu en bred vifte af flammefarver:rød, grøn, blå, gul, lilla, og variationer af disse.

Hver farve fungerer på samme måde. Når forskellige elementer antændes, frigiver de forskellige bølgelængder af lys, som oversættes som forskellige farver.

At lave det perfekte blå fyrværkeri

Ikke alle farver på fyrværkeri er lige lette at skabe. Jeg tror, ​​at flere af mine kolleger inden for pyroteknisk forskning og udvikling er enige med mig i, at blå er den sværeste farve at producere.

Det er fordi aftenhimlen er en skygge af blå, hvilket betyder, at de fleste blues ikke også dukker op. Hvis du prøver at gøre det blå lysere i kontrast til baggrunden, kan det se udvasket ud. Den rigtige balance mellem kobber og andre kemikalier i flammen eller forbrændingsreaktionen producerer den bedste blå farve i et fyrværkeri.

Jeg har taget højde for dette, da jeg forsøgte at skabe den bedste blå flammefarve, som jeg kalder pilleæske blå. Den er lige lys nok til at skille sig ud mod nattehimlen, men stadig en rig blå. Jeg har over 20 blå pyrotekniske formler, og jeg har fundet en, der kommer meget tæt på denne undvigende nuance.

En anden vanskelighed ved at skabe en intens blå farve er, at kemien ikke er enkel. Det kræver en kombination af flere kemikalier og elementet kobber. Når kobber antænder, elektronerne, der omgiver kobberatomerne, bliver spændte og energiske i flammen. Når elektronerne frigiver denne energi, det ser ud til observatører som blåt lys. Hver farve fungerer på samme måde. Når forskellige elementer antændes, frigiver de forskellige lysbølgelængder, der oversættes til forskellige farver. Så når du ser blåfarvede lysprikker skabe et mønster på nattehimlen, you really are seeing excited electrons releasing energy as blue light.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.