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烟花为什么那么漂亮,会有各种各样的颜色?
浏览: 发布日期:2018-11-20
至于烟花的化学原理,其实和爆竹的大同小异,其结构都包含黑火药和药引。燃放烟花后,类似以上提到的化学反应引发爆炸,而爆炸过程中所释放出来的能量,绝大部分转化成光能呈现在我们眼中。
    烟花的最大特色是能够放出五彩缤纷的颜色。到底烟花内有甚么神秘的成份呢?现在由我们揭开其神秘面纱吧!关键是在制作烟花的过程中加入一些发光剂和发色剂。
 
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。
烟花为什么会五颜六色
  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:
    锂离子焰色反应为紫红色 
    钡离子焰色反应为黄绿色 
    钙离子燃烧砖红色 
    铷离子焰色反应为紫色 
    铜离子焰色反应为绿色 
    钠离子焰色反应为黄色 
    钾离子焰色反应为浅紫色 
    锶离子焰色反应为洋红色
 
  烟花爆竹主要成分:
  鞭炮、烟花 主要成分为硝化纤维,已经加入稳定剂,是传统黑火药3倍的效率。高效、无烟。
  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。制作闪光雷、电光炮、烟花炮、彩色焰火时,还要加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉及无机盐。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。
  烟花中烟火剂的主要原材料
  (1)硝酸钾:硝酸钾是强氧化剂。在配制烟火药时,不宜将硝酸钾与高氯酸铵混合使用。因为硝酸钾会与高氯酸铵发生瓜,生吸湿性很强的硝酸铵,如果这些药剂中含有轻金属粉末时, 些金属粉末就可能受潮发热,甚至自燃、自爆。
  (2)氯酸钾:氯酸钾特别敏感,它与有机物、硫磺、硫化物、酸类或其他易氧化的和物质混合后,受热或受到撞击和磨擦,均能产生强烈的燃烧和爆炸。氯酸钾受日光照射容易分解,生成极不稳定的亚氯酸钾和吸湿性很强的氧化钾,亚氯酸钾极不稳定,如果与酸类、硫化物和有机物等混合,极易自燃或自爆。
  (3)硝酸钡:常温下硝酸钡的化学稳定性较好,机械感度不高,但与氯酸钾混合,容易生成敏感性较强的氯酸钡,配合制成烟火药时,有可能产生自燃、自爆。
  (4)高氯酸钾:高氯酸钾的化学稳定性较氯酸钾好,与硫化氰酸盐混合产生自爆,与有机物混合具有强烈的爆炸性能。
  (5)硫磺:硫和氯酸钾的混合物可形成爆炸性物质,感度很高,销经撞击或磨擦就会爆炸,硫为热和电的不良导体,在粉碎、碾磨时会产生静电,引起自燃和爆炸。硫磺粉尘在人气中会与氧形成爆炸性混合物,当每公升空气中含硫7毫克以上时,遇到火源就会爆炸。
  (6)铝粉:铝粉易溶于稀酸,遇水或受潮会与水产生化学反应,产生高温,如果不及时扩散,会产生自燃、自爆。当每公升空气中含铝粉40毫克以上时,遇到火源就会爆炸。
  (7)镁粉:镁粉与铝粉一样,受潮会产生自燃、自爆。当每公升空气中含镁粉10-25毫克,遇到火源就会爆炸。
  (8)镁铝合金粉:一般由镁、铝各50%左右组成的金属互化的,化学稳定性比单独的镁粉或铝粉要好。当每公升空气中含有合金粉32.5毫克时,遇火源就会爆炸,受潮与水作用后生成氧化物,并放出氢气,同时产生大量热,如果不及时散热,会自燃或自爆。
  (9)硫化锑:硫化锑在烟火药中用作还原剂、助燃剂,它与氯酸钾、高氯酸钾的混合物敏感度很高,比硫与氯酸钾、高氯酸钾的混合物稍稳定,但由于它不可避免地带有一些二氧化硅(沙子),从而大大提高了烟火药的机械感度。另外还有一种五硫化二锑,它是一种强还原剂,比三硫化二硫的感度更高。
  (10)赤磷(又名红磷):赤磷是一种强还源剂,在空气中容易被氧化,并产生自燃,赤磷与氯酸钾的混合物,在含水分20%的情况下,稍经撞击或摩擦就会自燃与爆炸。赤磷燃烧时,产生有毒的五氧化二磷白色烟雾。用作烟火剂的赤磷,不允许有黄磷(白磷)痕迹,因为黄磷的燃点很低(仅30摄氏度),与其他药物混合制成产品时,很容易自燃。
  (11)硝化棉:硝化棉具有高度可燃性和爆炸性,其危险程度根据硝化程度而定,含氮量在12.5%以上的硝化棉危险性极大,遇火即燃烧。在温度超过40℃时能加速其分解而自燃。含氮量不足12.5%的硝化棉虽然比较稳定,但受热或储存日久,逐渐分解而放出酸,降低着火点,亦有自燃自爆的可能。失火时,严禁用砂土等物压盖,以免发生爆炸。
 
其实在化学科,我们常常会运用以上结果来测试物质中所含的金属。这类型的实验称为焰色试验 (flame test)。烟花便是利用金属的这种特性制成的。制作烟花的人经过巧妙的排列,决定燃烧的先后次序。这样,烟花引爆后,便能在漆黑的天空中绽放出鲜艳夺目、五彩缤纷的图案了