春节中的化学:烟花何以五彩缤纷

2022-05-16 23:05 来源: 文化之窗 本文影响了:128人

燃放烟花爆竹可以增加节日的喜庆气氛,爆竹的主要成分是什么?烟花在空中爆炸时,为什么会绽放出五彩缤纷的火花?


1爆竹中的化学


  中国民间有“开门爆竹”一说。即在新的一年春节到来之际,家家户户开门的第一件事就是燃放爆竹,以“噼里啪啦”的爆竹声除旧迎新。春节燃放爆竹的同时,民间还喜欢放烟花。烟花没有爆竹清脆的声响,但却有变幻无穷、色彩纷呈的图案。绚丽多彩的烟花与声声爆竹相辉映,将节日的夜空装点得热闹非凡。


  我国人民燃放烟花爆竹已有二千多年历史。每逢喜庆日子,人们为了增加节日的欢乐气氛,燃放烟花爆竹。


  爆竹的主要成分是什么?烟花在空中爆炸时,为什么会绽放出五彩缤纷的火花?燃放烟花爆竹可以增加节日的喜庆气氛,但是近几年来,我国许多大、中城市相继做出禁止燃放烟花爆竹的决定。这是为什么呢?


  爆竹的主要成分是黑火药,含有硫磺、木炭粉、硝酸钾,有的还含有氯酸钾。制作烟花时是在火药中按一定配比加入镁、铝、锑等金属粉末和锶、钡、钠等金属化合物制成的。由于不同的金属和金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色,所以烟花在空中爆炸时,便会绽放出五彩缤纷的火花。例如,铝镁合金燃烧时会发出耀眼的白色光;硝酸锶和锂燃烧时会发出红色光;硝酸钠燃烧时会发出黄色光;硝酸钡燃烧时则会发出绿色光。


  当烟花爆竹点燃后,木炭粉、硫磺粉、金属粉末等在氧化剂的作用下,迅速燃烧,产生二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体及金属氧化物的粉尘,同时产生大量光和热、而引起鞭炮爆炸。纸屑、烟尘及有害气体伴随着响声及火光,四处飞扬,使燃放现场硝烟弥漫,硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等严重污染空气。这些气体对人的呼吸道及眼睛都有刺激作用。燃放鞭炮不仅污染空气,飞扬的纸屑、烟尘落在地面上,还会影响清洁卫生。同时爆炸声如雷贯耳,据测定单个闪光雷爆炸时,其噪声至少在130分贝(dbA)以上,成为噪声公害。此外,每逢春节,由于燃放鞭炮而引起火灾,炸伤手臂、面部或眼睛的事故屡见不鲜。因此,禁止燃放烟花爆竹,对于保护环境,维护人民的正常生活秩序,都是十分有利的。


2五彩缤纷的烟花


  过春节时,家家户户都喜欢烟花。烟花是由筒壳体(纸、塑料、薄金属片等材料制成),烟火剂,封口物质,附件(如尾翼底座、横担、轴、杆),点火装置(如引线、擦火板、电点火头等)组成。它利用烟火剂燃烧或爆炸时产生的光、色、音响、气动、发烟等效应,使烟花成为一种供观赏品。


  烟花是在火药(主要成分为硫黄、炭粉、硝酸钾等)中按一定配比加入镁、铝、锑等金属粉末和锶、钡、钠等金属化合物制成的。由于不同的金属和金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色(即“焰色反应”),所以烟花在空中爆炸时,便会绽放出五彩缤纷的火花。例如,铝镁合金燃烧时会发出耀眼的白色光;硝酸锶和锂燃烧时会发出红色光;硝酸钠燃烧时会发出黄色光;硝酸钡燃烧时则会发出绿色光。


  除了金属和金属化合物外,人们还会在烟花里加入不同剂量的氧化剂、助光剂和黏合剂。氧化剂在燃烧时会产生大量氧气,起到助燃和使烟花颜色更加鲜艳的作用;助光剂能大大提高烟花的亮度;黏合剂则用来将粉末状的化合物组成大小不一的光剂颗粒。如果把这些颗粒按一定的规则排列,就可以制成不同图案的烟花。如“向阳花”中间一圈放上发黄色光的颗粒,周围放上发绿色光的颗粒,到天空爆炸后,就会形成一朵绿叶扶衬的向日葵,美丽极了。


  烟花的颜色是由于不同金属灼烧,发生焰色反应颜色不同造成的。烟花是利用各种金属粉末在高热中燃烧而构成各种夺目的色彩的。使用不同金属就能产生不同效果,发出不同颜色的光芒。

  焰色反应:

  钠(Na):黄 锂(Li):紫红 钾(K):浅紫 铷(Rb):紫

  铯(Cs):紫红 钙(Ca):砖红色 锶(Sr):洋红 铜(Cu):绿

  钡(Ba):黄绿


  烟花爆竹的种类

  按燃烧效果不同,可将烟花产品分为以下九类:

  (1)喷花类:燃放时以喷射火苗、火花为主的产品;

  (2)旋转类:燃放时烟花主体自身旋转的产品

  (3)升空类:燃放时,由定向器定向升空的产品;

  (4)吐珠类:从同一筒体有规律地发射多珠的产品;

  (5)线香类:用装饰纸或薄纸筒裹装烟火药或在铁丝、竹杆、纸片上涂敷烟火药形成的线香状产品;

  (6)地面礼花类:放置在地面,从筒体内发射并在空中爆发出焰药效果的产品;

  (7)烟雾类:产生烟雾效果为主的产品;

  (8)造型玩具类:产品外壳制成多种形状,燃烧时或燃烧后能模仿所造形象或动作的产品;

  (9)小礼花弹类(直径不大于38mm):弹体从发射管中发射到空中后,能爆发出各种花型图案或其他效果的产品。

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