De wetenschap van vuurwerkkleuren, uitgelegd

In de vroegste dagen van de Verenigde Staten, John Adams schreef aan zijn vrouw, Abigail, over de viering van de onafhankelijkheid: “Het zou van het ene eind van dit continent naar het andere moeten worden gevierd met praal en parade, fulfilled voorstellingen, spelen, sporten, geweren, klokken, vreugdevuren en verlichtingen van het ene uiteinde van dit continent naar het andere, voor altijd en meer.” “Vreugdevuren en verlichting” verwijzen rechtstreeks naar wat we tegenwoordig kennen als vuurwerk en vuurwerk.

Ik ben chemicus en tevens voorzitter van Pyrotechnics Guild Intercontinental, een organisatie die het veilig gebruik van vuurwerk promoot en hier in de VS gebruikt om Onafhankelijkheidsdag en andere festivals het hele jaar door te vieren. Als scheikundige en iemand die demonstraties leidt voor scheikundestudenten, beschouw ik vuurwerk als een geweldig 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 on ontwikkelden Chinese alchemisten vuurwerk in het jaar 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 tegenwoordig zien. Nog een millennium vooruitspoelen, en de Italianen ontdekten hoe ze kleur konden toevoegen doorway verschillende elementen aan het ontvlambare mengsel toe te voegen. Doorway het aspect strontium toe te voegen aan een pyrotechnisch kleurenmengsel ontstaat een rode vlam koper, blauw barium, groen en natrium voor geel.

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

Hoewel de chemie van deze kleuren niet nieuw is, lijkt elke generatie opgewonden te raken doorway de kleuren die doorway de lucht spatten. We hebben nu een breed scala aan vlamkleuren: rood, groen, blauw, geel, paars en variaties hierop.

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

Dat perfecte blauwe vuurwerk maken

Niet alle kleuren vuurwerk zijn even makkelijk te maken. Ik geloof dat een aantal van mijn collega’s in pyrotechnisch onderzoek en ontwikkeling het achieved mij eens zijn: blauw is de moeilijkste kleur om te produceren.

Dat komt omdat de avondlucht een blauwe tint heeft, wat betekent dat de meeste blauwtinten niet zo goed te zien zijn. Als u probeert het blauw helderder te maken om te contrasteren fulfilled de achtergrond, kan het er vervaagd uitzien. De juiste balans van koper en andere chemicaliën in de vlam of verbrandingsreactie zorgt voor de beste blauwe vlamkleur in vuurwerk.

Ik heb hier rekening mee gehouden bij het maken van de beste blauwe vlamkleur, die ik pillendoosblauw 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 ingredient koper. Wanneer koper ontbrandt, worden de elektronen die de koperatomen omringen opgewonden en geactiveerd in de vlam. Wanneer de elektronen deze energie vrijgeven, lijkt het voor waarnemers als blauw licht. Elke kleur werkt op dezelfde manier. Als verschillende elementen ontbranden, geven ze verschillende golflengten van licht af, wat zich vertaalt in verschillende kleuren. Dus als je blauwgekleurde lichtpunten ziet die een patroon in de nachtelijke hemel creëren, zie je echt opgewonden elektronen die energie vrijgeven als blauw licht.

Paul E. Smith is een lezingdemonstrator voor scheikunde aan de Purdue College.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek onder een Resourceful Commons-licentie. Lees de origineel artikel.