I de tidligste dagene av USA skrev John Adams til sin kone Abigail om feiringen av uavhengighet, "Det burde være høytidelig med Pomp og Parade, med Shews, Games, Sports, Guns, Bells, Bonfires and Illuminations from one End av dette kontinentet til det andre fra denne tiden fremover for alltid mer. " "Bål og belysning" refererer direkte til det vi kjenner som pyroteknikk og fyrverkeri.
Jeg er kjemiker og også president for Pyrotechnics Guild International, en organisasjon som fremmer sikker bruk av fyrverkeri og bruker dem her i USA for å feire uavhengighetsdagen og andre festivaler gjennom året. Som kjemiker, og noen som leder demonstrasjoner for kjemistudenter, anser jeg fyrverkeri som et flott eksempel på forbrenningsreaksjoner som gir farget ild. Men oppfinnelsen av farget fyrverkeri er relativt nylig, og ikke alle farger er enkle å produsere.
Tidlig fyrverkerihistorie
Fyrverker ble først oppfunnet serendipitøst av kineserne i 200 f.Kr. Men det var ikke før tusen år senere at kinesiske alkymister utviklet fyrverkeri i 800 A.De tidlige fyrverkeriene var stort sett lyse og bråkete blandinger designet for å skremme onde ånder - ikke de fargerike, kontrollerte eksplosjonene vi ser i dag. Spol frem et årtusenskift videre, og italienerne fant ut hvordan de kunne tilføre farge ved å introdusere forskjellige elementer til den brennbare blandingen. Å tilsette elementet strontium til en fargepyroteknisk blanding gir en rød flamme; kobber, blått; barium, grønn; og natrium for gult.
For mye eller for lite av kjemikaliene gjør betydelige endringer i temperaturen og dermed bølgelengden på fargen som sees. Den riktige blandingen av kjemikalier når den antennes produserer nok energi til å begeistre elektroner til å avgi forskjellige farger på lys.
Selv om kjemien i disse fargene ikke er ny, ser det ut til at hver generasjon blir opphisset over fargene som spruter over himmelen. Vi har nå et bredt spekter av flammefarger: rød, grønn, blå, gul, lilla og varianter av disse.
Hver farge fungerer på samme måte. Når forskjellige elementer tenner, frigjør de forskjellige bølgelengder av lys som oversettes som forskjellige farger.
Å lage det perfekte blå fyrverkeriet
Ikke alle fyrverkeriets farger er like enkle å lage. Jeg tror flere av kollegene mine innen pyroteknisk forskning og utvikling vil være enige med meg i at blå er den vanskeligste fargen å produsere.
Det er fordi kveldshimmelen er en nyanse av blått, noe som betyr at de fleste blues ikke dukker opp også. Hvis du prøver å gjøre det blå lysere i kontrast til bakgrunnen, kan det se utvasket. Riktig balanse av kobber og andre kjemikalier i flammen eller forbrenningsreaksjonen gir den beste blåfarge flammen i et fyrverkeri.
Jeg har tatt høyde for dette når jeg prøvde å lage den beste blå flammefargen, som jeg kaller pilleboks blå. Det er bare lyst nok til å skille seg ut mot nattehimmelen, men fremdeles en rik blå. Jeg har over 20 blå pyrotekniske formler, og jeg har funnet en som kommer veldig nær denne unnvikende fargen.
En annen vanskelighet med å lage en intens blåfarge er at kjemien ikke er enkel. Det krever en kombinasjon av flere kjemikalier og elementet kobber. Når kobber antennes, blir elektronene som omgir kobberatomene spente og få energi i flammen. Når elektronene frigjør denne energien, ser det ut for observatører som blått lys. Hver farge fungerer på samme måte. Når forskjellige elementer tenner, frigjør de forskjellige bølgelengder av lys som oversettes som forskjellige farger. Så når du ser blåfargede lyspunkter som skaper et mønster på nattehimmelen, ser du virkelig begeistrede elektroner som gir ut energi som blått lys.
Paul E. Smith, forelesningsdemonstrator for kjemi, Purdue University
