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烟花为什么是五颜六色的?金属焰色反应了解一下

 2019/7/25 9:50:40 学术科普 作者:科普中国-科学为你解疑释惑 我有话说(0人评论) 字体大小:+

逢年过节,人们总喜欢燃放烟花衬托气氛,用五颜六色的烟花装点夜幕。随着技术的进步,烟花的颜色越来越丰富,而且还能在燃放时呈现出设定好的图案,这背后的原因是什么呢?

烟花和爆竹一样,主要成分是火药。火药是中国古代四大发明之一,很早的时候,中国的古人就知道按照“一硝二磺三木炭”的比例来配制火药。烟花制作,是在火药中又添加了一些发光剂和发色剂。发光剂是镁、铝的粉末,这些金属燃烧时会发出白炽的强光。发色剂是锶、钡、钠等金属化合物,其中含有金属离子,在燃烧时会发放出独特的火焰。不同的金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色,化学上称之为“焰色反应”。

举例来说,硫酸铜粉末燃烧时,火焰是绿色;硝酸钙和碳酸钙燃烧时,火焰是红色的;氯化钠、硝酸钠、硫酸钠燃烧时,火焰是黄色的;将硝酸锶和硝酸钠按一定比例混合燃烧,火焰是桔红色的。各种金属离子按一定比例混合,燃放时就是五颜六色的了。

除了金属和金属化合物以外,人们还在烟花里加入不同剂量的氧化剂、助光剂和黏合剂。氧化剂在燃烧的时候会产生大量氧气,起到助燃和让烟花颜色更加鲜艳的作用。助光剂能大大提高烟花的亮度,黏合剂用来将粉末状的化合物组成大小不一的光剂颗粒。

经过制作者巧妙排列烟花内的成分,其燃烧的先后次序会变得不同。这样,烟花在天空引爆后,便能呈现鲜艳夺目、五颜六色的图案了。如果用黏合剂把这些颗粒按照一定的设计排列,就可以制成不同图案的烟花了。比如在内圈放上发黄色光的颗粒,外圈放上发绿色光的颗粒,烟花在空中炸开后,就会形成一朵绿叶衬托的向日葵花了。

烟花虽然好看,但是造成的环境问题却不容忽视。烟花在燃放时,会释放出二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体,这些气体是引发酸雨的“元凶”。烟花燃爆时,空气中主要污染物PM2.5和PM10的浓度远远超过国家标准,会刺激呼吸道黏膜,伤害肺组织,引起或诱发支气管炎、气管炎等呼吸系统疾病。

为了保护环境,很多烟花的配方中不再采用含有硫元素的物质,以减少二氧化硫和其它硫化物的生成,或通过减少金属粉末的用量,来减少产生的可吸入颗粒物。近几年,由于雾霾严重,很多城市已经禁止在春节燃放烟花。

(来源:科普中国-科学为你解疑释惑)

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