W pierwszych dniach Stanów Zjednoczonych John Adams napisał do swojej żony Abigail o świętowaniu niepodległości: „Powinien być uroczyście celebrowany przez Pomp i Paradę, Shews, Gry, Sport, Broń, Dzwony, Ogniska i Iluminacje z jednego końca tego kontynentu na drugi od tego czasu naprzód na zawsze więcej ”. „Ogniska i iluminacje” odnoszą się bezpośrednio do tego, co znamy jako pirotechnika i pokazy sztucznych ogni.
Jestem chemikiem, a także prezesem Pyrotechnics Guild International, organizacji, która promuje bezpieczne korzystanie z fajerwerków i wykorzystywanie ich tutaj w USA do obchodzenia Dnia Niepodległości i innych festiwali przez cały rok. Jako chemik i ktoś, kto prowadzi demonstracje dla studentów chemii, fajerwerki uważam za świetny przykład reakcji spalania, które wytwarzają kolorowy ogień. Ale wynalazek kolorowych fajerwerków jest stosunkowo nowy i nie wszystkie kolory są łatwe do wytworzenia.
Wczesna historia fajerwerków
Petardy zostały po raz pierwszy wymyślone przez Chińczyków w 200 r.p.n.e. Ale dopiero tysiąc lat później chińscy alchemicy opracowali fajerwerki w 800 r. N.e. Te wczesne fajerwerki były w większości jasnymi i hałaśliwymi miksturami mającymi odstraszyć złe duchy - a nie kolorowe, kontrolowane eksplozje, które widzimy dzisiaj. Szybko do przodu, kolejne tysiąclecie, a Włosi wymyślili, jak dodać kolor, wprowadzając różne elementy do łatwopalnej mieszanki. Dodanie elementu strontu do mieszanki pirotechnicznej w kolorze powoduje powstanie czerwonego płomienia; miedź, niebieski; bar, zielony; i sód na żółty.
Za dużo lub za mało chemikaliów powoduje znaczące zmiany temperatury, a tym samym długości fali barw. Odpowiednia mieszanina chemikaliów po zapaleniu wytwarza wystarczającą ilość energii, aby wzbudzić elektrony i emitować różne kolory światła.
Mimo że chemia tych kolorów nie jest nowa, każde pokolenie wydaje się być podekscytowane kolorami rozpryskowymi na niebie. Mamy teraz szeroką gamę kolorów płomienia: czerwony, zielony, niebieski, żółty, fioletowy i ich odmiany.
Każdy kolor działa w ten sam sposób. Gdy różne elementy zapalają się, uwalniają światło o różnych długościach fal, które tłumaczą się na różne kolory.
Stworzenie idealnego niebieskiego fajerwerku
Nie wszystkie kolory fajerwerków są równie łatwe do stworzenia. Wierzę, że kilku moich kolegów zajmujących się badaniami i rozwojem pirotechnicznym zgodzi się ze mną, że niebieski jest najtrudniejszym do wytworzenia kolorem.
Dzieje się tak, ponieważ wieczorne niebo ma odcień niebieskiego, co oznacza, że większość bluesów również się nie pojawia. Jeśli spróbujesz rozjaśnić niebieski, aby kontrastował z tłem, może wyglądać na rozmytą. Właściwa równowaga miedzi i innych chemikaliów w płomieniu lub reakcji spalania daje najlepszy niebieski płomień w fajerwerku.
Wziąłem to pod uwagę, próbując stworzyć najlepszy niebieski kolor płomienia, który nazywam niebieskim pudełkiem na pigułki. Jest wystarczająco jasny, aby wyróżniać się na tle nocnego nieba, ale wciąż jest intensywnie niebieski. Mam ponad 20 niebieskich wzorów pirotechnicznych i znalazłem taki, który jest bardzo zbliżony do tego nieuchwytnego odcienia.
Kolejną trudnością w tworzeniu intensywnego niebieskiego koloru jest to, że chemia nie jest prosta. Wymaga połączenia kilku chemikaliów i pierwiastka miedzi. Kiedy miedź się zapala, elektrony otaczające atomy miedzi wzbudzają się i energetyzują w płomieniu. Kiedy elektrony uwalniają tę energię, wydaje się obserwatorom jak niebieskie światło. Każdy kolor działa w ten sam sposób. Gdy różne elementy zapalają się, uwalniają światło o różnych długościach fal, które tłumaczą się na różne kolory. Więc kiedy widzisz niebieskie kropki światła tworzące wzór na nocnym niebie, naprawdę widzisz podekscytowane elektrony uwalniające energię jako niebieskie światło.
Paul E. Smith, wykładowca demonstrujący chemię, Uniwersytet Purdue
