Στις πρώτες μέρες των Ηνωμένων Πολιτειών, ο John Adams έγραψε στη σύζυγό του Abigail για τον εορτασμό της ανεξαρτησίας: «Θα έπρεπε να γιορτάζεται με το Pomp και Parade, με Shews, Games, Sports, Guns, Bells, Bonfires and Illuminations από το ένα άκρο της αυτής ηπείρου προς την άλλη από αυτή τη στιγμή προς τα εμπρός για πάντα. " Οι "φωτιές και φωτισμοί" αναφέρονται άμεσα σε αυτά που γνωρίζουμε ως πυροτεχνήματα και πυροτεχνήματα.
Είμαι χημικός και επίσης πρόεδρος της Pyrotechnics Guild International, μιας οργάνωσης που προωθεί την ασφαλή χρήση πυροτεχνημάτων και τις χρησιμοποιεί εδώ στις ΗΠΑ για να γιορτάσει την Ημέρα της Ανεξαρτησίας και άλλα φεστιβάλ όλο το χρόνο. Ως χημικός και κάποιος που διεξάγει διαδηλώσεις για φοιτητές χημείας, θεωρώ τα πυροτεχνήματα ένα εξαιρετικό παράδειγμα αντιδράσεων καύσης που παράγουν έγχρωμη φωτιά. Αλλά η εφεύρεση των έγχρωμων πυροτεχνημάτων είναι σχετικά πρόσφατη και δεν είναι εύκολο να παραχθούν όλα τα χρώματα.
Πρώιμη ιστορία πυροτεχνημάτων
Τα πυροκροτήματα πρωτοεμφανίστηκαν αρχικά από τους Κινέζους το 200 π.Χ. Όμως, μόλις χίλια χρόνια αργότερα, οι κινέζοι αλχημιστές ανέπτυξαν πυροτεχνήματα το 800 π.Χ. Τα πρώτα πυροτεχνήματα ήταν ως επί το πλείστον φωτεινά και θορυβώδη παρασκευάσματα σχεδιασμένα για να φοβίσουν τα κακά πνεύματα - όχι τις πολύχρωμες, ελεγχόμενες εκρήξεις που βλέπουμε σήμερα. Γρήγορα μια άλλη χιλιετία και οι Ιταλοί κατάλαβαν πώς να προσθέσουν χρώμα εισάγοντας διάφορα στοιχεία στο εύφλεκτο μείγμα. Η προσθήκη του στροντίου στοιχείου σε ένα χρωματιστό πυροτεχνικό μείγμα παράγει μια κόκκινη φλόγα. χαλκός, μπλε; βαρίου, πράσινο. και το νάτριο για κίτρινο.
Πάρα πολύ ή πολύ λίγα από τα χημικά κάνουν σημαντικές αλλαγές στη θερμοκρασία και επομένως το μήκος κύματος του χρώματος που παρατηρείται. Το σωστό μείγμα χημικών προϊόντων όταν αναφλέγονται παράγει αρκετή ενέργεια για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια για να εκπέμπει διαφορετικά χρώματα φωτός.
Αν και η χημεία αυτών των χρωμάτων δεν είναι καινούργια, κάθε γενιά φαίνεται να ενθουσιάζεται από τα χρώματα που πιτσιλίζουν στον ουρανό. Έχουμε τώρα ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων φλόγας: κόκκινο, πράσινο, μπλε, κίτρινο, μοβ και παραλλαγές αυτών.
Κάθε χρώμα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο. Καθώς τα διαφορετικά στοιχεία ανάβουν απελευθερώνουν διαφορετικά μήκη κύματος φωτός που μεταφράζονται ως διαφορετικά χρώματα.
Κάνοντας αυτό το τέλειο μπλε πυροτεχνικό
Δεν είναι εξίσου εύκολο να δημιουργήσετε όλα τα χρώματα των πυροτεχνημάτων. Πιστεύω ότι αρκετοί από τους συναδέλφους μου στην πυροτεχνική έρευνα και ανάπτυξη θα συμφωνούσαν μαζί μου ότι το μπλε είναι το πιο δύσκολο χρώμα που παράγει.
Αυτό συμβαίνει επειδή ο βραδινός ουρανός είναι μια απόχρωση του μπλε, που σημαίνει ότι τα περισσότερα μπλουζ δεν εμφανίζονται επίσης. Αν προσπαθήσετε να κάνετε το μπλε φωτεινότερο να αντιπαραβληθεί με το φόντο μπορεί να φαίνεται ξεθωριασμένο. Η σωστή ισορροπία του χαλκού και άλλων χημικών ουσιών στη φλόγα ή στην αντίδραση καύσης παράγει την καλύτερη μπλε φλόγα σε ένα πυροτέχνημα.
Έχω λάβει αυτό υπόψη όταν προσπαθώ να δημιουργήσω το καλύτερο μπλε χρώμα φλόγας, το οποίο καλώ μπλε κουτί χάπι. Είναι αρκετά φωτεινό ώστε να ξεχωρίζει από τον νυχτερινό ουρανό αλλά ακόμα ένα πλούσιο μπλε. Έχω πάνω από 20 μπλε πυροτεχνικές φόρμουλες και έχω βρει ένα που έρχεται πολύ κοντά σε αυτή την αόριστη απόχρωση.
Μια άλλη δυσκολία στη δημιουργία ενός έντονου μπλε χρώματος είναι ότι η χημεία δεν είναι απλή. Απαιτεί ένα συνδυασμό αρκετών χημικών ουσιών και του στοιχείου χαλκού. Όταν ο χαλκός αναφλέγεται, τα ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τα άτομα του χαλκού γίνονται ενθουσιασμένα και ενεργοποιούνται στη φλόγα. Όταν τα ηλεκτρόνια απελευθερώνουν αυτή την ενέργεια, εμφανίζονται στους παρατηρητές ως μπλε φως. Κάθε χρώμα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο. Καθώς τα διαφορετικά στοιχεία ανάβουν απελευθερώνουν διαφορετικά μήκη κύματος φωτός που μεταφράζονται ως διαφορετικά χρώματα. Έτσι, όταν βλέπετε γαλάζιες κηλίδες φωτός δημιουργώντας ένα μοτίβο στον νυχτερινό ουρανό, πραγματικά βλέπετε τα διεγερμένα ηλεκτρόνια που απελευθερώνουν ενέργεια σαν μπλε φως.
Paul E. Smith, Επίδειξη Διαλέξεων για τη Χημεία, Πανεπιστήμιο Purdue
