事实如此浪漫

为什么烟花表演不能有完美的红、白、蓝三色

“M美国烟火协会前技术主任、华盛顿学院化学名誉教授约翰·康克林说。除了他用了一个比"一把"更有力,更生动的词说到烟花,“她只是不想给你完美的红色或绿色。你必须为之努力。”

但她尤其不想泄露她的蓝色秘方。直到今天,深而有活力的蓝色仍然是我们无法企及的,尽管烟花在一千多年前就发明了。这是烟火专家的圣杯。

2013年7月4日,在曼哈顿的天际线上,白色和红色的烟花比蓝色的更耀眼。 mandritoiu / Shutterstock.com

在7世纪,中国的炼金术士将硝酸钾与木炭和硫磺混合,因此偶然发现了火药的原始配方。尽管人们如何使用这种混合物的细节已经消失在历史中,但这三种化学物质可能是第一种罗马焰火筒

这种结合之所以有效,是因为硝酸钾有助于打破木炭中有机分子的化学键,释放出大量储存的能量(从化学角度讲,硝酸钾起着氧化剂的作用);硫有助于在较低的温度下开始燃烧。释放的能量产生橙色的光芒。但它也促使硫的电子跃迁到激发态。片刻之后,当原子到达火焰边缘时,它冷却下来,电子回到基态,以微弱的黄色光释放额外的能量。

第一批烟花是橘黄色的。一千多年来都没有改变。但随着我们对化学的理解不断发展,不同的化学物质开始进入市场。到了19世纪,意大利工匠创造了第一个现代烟花表演。他们添加新的颜色,使这些颜色变得明亮,并创造出不同的形状。康克林说:“这只是几个世纪的试验和错误,以及我们现代化学时代的演变,所有这些都融合在一起,形成了今天的烟花表演。”

首先,意大利人加入微量金属来制造不同的颜色。对于每一种新金属,电子会跃入不同的激发态,因此当它们回落时,会发射出不同能量的光子——也就是不同颜色的光子。锶和锂都能产生深红色;钙形成橙色;钠生成黄色;钡燃烧绿色;铜产生蓝色;最后,钛和镁会烧成银色或白色。氯与钡结合产生氖绿色火焰,氯与铜结合产生绿松石火焰。

“这有点像玩《价格猜对》(The Price is Right),因为当你提高火焰温度时,颜色会越来越亮,但如果太热,就会破坏发出这种颜色的(金属)物种。你必须保持平衡。”

但是找到这些完美的组合并不容易,而且各种组合的效果令人惊讶地难以预测。即使在今天,你也不能简单地把一种颜色输入电脑,运行一个模型,然后等待它输出所需的化学元素组合。康克林说,相反,你必须通过反复试验找到最佳平衡点。它仍然是一门艺术。

控制燃烧温度的新燃料也在化学上可用。康克林说:“突然之间,你的火焰(在)从木炭转换到铝或镁之后,其温度比之前高出了1000度。”“这真的让烟花从相当平静的颜色变成了非常生动的颜色。”

但这也是一门艺术。“这有点像打球价格合理因为当你提高火焰温度时,颜色会越来越亮,但如果太热,就会破坏发出这种颜色的(金属)物种,你就会得到褪色的白色,”康克林说。“你必须保持平衡。”

对于蓝色来说尤其如此,因为蓝色是迄今为止最难制作的颜色。尽管烟火可以用铜产生蓝色火焰,但在高温下很容易被破坏。目前还没有人发现这种化学物质的完美组合能同时呈现出深蓝色和明亮的蓝色。与其他一些颜色相比,蓝色充其量是暗淡的。它也更多地融入了夜空。

然而,康金认为存在一种深而有活力的蓝色。“它潜伏在某处,”他说。“只是还没有找到而已。”


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