science >> Wetenschap >  >> Chemie

Rood, wit maar zelden blauw - de wetenschap van vuurwerkkleuren, uitgelegd

Vuurwerk is een klasse van explosieve pyrotechnische apparaten die gewoonlijk in ongeveer zeven kleuren verkrijgbaar zijn. Krediet:Shahril KHMD/Shutterstock.com

In de vroegste dagen van de Verenigde Staten, John Adams schreef aan zijn vrouw Abigail over de viering van de onafhankelijkheid, "Het zou gevierd moeten worden met Pomp en Parade, met Shews, Spellen, Sport, geweren, bellen, Vreugdevuren en verlichtingen van het ene einde van dit continent naar het andere vanaf deze tijd voor altijd meer." "Vreugdevuren en verlichtingen" verwijzen rechtstreeks naar wat we kennen als vuurwerk en vuurwerk.

Ik ben een chemicus en tevens voorzitter van Pyrotechnics Guild International, een organisatie die het veilig gebruik van vuurwerk promoot en dit hier in de VS gebruikt om het hele jaar door Onafhankelijkheidsdag en andere festivals te vieren. Als chemicus, en iemand die demonstraties leidt voor scheikundestudenten, Ik beschouw vuurwerk als een goed voorbeeld van verbrandingsreacties die gekleurd vuur produceren. Maar de uitvinding van gekleurd vuurwerk is relatief recent en niet alle kleuren zijn even gemakkelijk te maken.

Vroege geschiedenis van vuurwerk

Voetzoekers werden voor het eerst toevallig uitgevonden door de Chinezen in 200 voor Christus. Maar pas duizend jaar later ontwikkelden Chinese alchemisten vuurwerk in 800 na Christus. Dit vroege vuurwerk was meestal heldere en luidruchtige brouwsels die waren ontworpen om boze geesten af ​​te schrikken - niet de kleurrijke, gecontroleerde explosies die we vandaag zien. Snel nog een millennium vooruit en de Italianen ontdekten hoe ze kleur konden toevoegen door verschillende elementen aan de ontvlambare mix toe te voegen. Door het element strontium toe te voegen aan een gekleurde pyrotechnische mix ontstaat een rode vlam; koper, blauw; barium, groente; en natrium voor geel.

Te veel of te weinig van de chemicaliën zorgen voor significante veranderingen in de temperatuur en dus de golflengte van de waargenomen kleur. Het juiste mengsel van chemicaliën produceert bij ontsteking voldoende energie om elektronen op te wekken om verschillende kleuren licht af te geven.

Ook al is de chemie van deze kleuren niet nieuw, elke generatie lijkt opgewonden te raken door de kleuren die door de lucht spatten. We hebben nu een breed scala aan vlamkleuren:rood, groente, blauw, geel, paars, en variaties hiervan.

Pillendoosje blauw is het lastigste kleurenvuurwerk om te maken. Krediet:Tom Handel, CC BY-SA

Elke kleur werkt op dezelfde manier. Als verschillende elementen ontbranden, geven ze licht met verschillende golflengten af, wat zich vertaalt in verschillende kleuren.

Dat perfecte blauwe vuurwerk maken

Niet alle kleuren vuurwerk zijn even makkelijk te maken. Ik geloof dat verschillende van mijn collega's in pyrotechnisch onderzoek en ontwikkeling het met me eens zijn dat blauw de moeilijkste kleur is om te produceren.

Dat komt omdat de avondlucht een tint blauw is, wat betekent dat de meeste blues niet zo goed opduiken. Als je het blauw helderder probeert te maken om te contrasteren met de achtergrond, kan het er vervaagd uitzien. De juiste balans van koper en andere chemicaliën in de vlam of verbrandingsreactie produceert de beste blauwe kleur vlam in een vuurwerk.

Ik heb hier rekening mee gehouden bij het creëren van de beste blauwe vlamkleur, die ik pillendoos blauw noem. Het is net helder genoeg om op te vallen tegen de nachtelijke hemel, maar nog steeds een rijk blauw. Ik heb meer dan 20 blauwe pyrotechnische formules en ik heb er een gevonden die heel dicht bij deze ongrijpbare tint komt.

Een andere moeilijkheid bij het creëren van een intens blauwe kleur is dat de chemie niet eenvoudig is. Het vereist een combinatie van verschillende chemicaliën en het element koper. Als koper ontbrandt, de elektronen die de koperatomen omringen, worden opgewonden en geactiveerd in de vlam. Wanneer de elektronen deze energie vrijgeven, het lijkt voor waarnemers als blauw licht. Elke kleur werkt op dezelfde manier. Als verschillende elementen ontbranden, geven ze licht met verschillende golflengten af, wat zich vertaalt in verschillende kleuren. Dus als je blauwgekleurde lichtpunten ziet die een patroon in de nachtelijke hemel creëren, je ziet echt opgewonden elektronen die energie vrijgeven als blauw licht.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.