你看到的绚烂烟花,其实是“电子”在跳舞
2022/3/8 科学辟谣

     来源:蝌蚪五线谱

     每逢佳节或是盛大活动来临之际,各地经常会施放烟花增加气氛

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     当五颜六色的烟花于漆黑的夜幕之中绽放,伴随“嘭”的一声巨响,烟花凌空而起,顷刻间,红的、黄的、紫的、蓝的各种颜色的烟花纵横交错,宛若流星陨落。 在感到喜悦幸福之际,大家可曾想到,这些缤纷的颜色是如何形成的呢?01烟花的焰色,竟然不算化学反应?

     烟花,又称烟火、焰火,在火药发明之后就有了。 烟花和鞭炮的结构很相似,都是用黑火药做药引,火药的药剂在空间爆炸时把烟花送上高空之中,当火药在高空中燃烧、爆炸,就形成了烟花。 烟花之所以能绽放五颜六色的样子,主要是因为“焰色”反应。在烟花制作过程当中,制作人员会定量的加入一些金属发光剂和发色剂。 金属发光剂主要是铝粉和镁粉,它们在氧气中充分燃烧时就会发出耀眼的白光。而发色剂主要是一些金属化合物,金属化合物中的金属在高温条件下发生电子跃迁,就会产生不同颜色的光芒。

    焰色反应 | 图虫创意

     焰色反应是什么?焰色反应也称作焰色测试及焰色试验。是某些金属,或是它们具有挥发性质的化合物在无色火焰中燃烧时,使火焰呈现出特殊颜色的反应。焰色反应的原理是每种化学元素所含有的“身份证”——特征光谱。 由于钠、锶等元素的光谱中某些可见区谱线占据了主导地位,所以它的焰色反应极其明显,有色烟花通常会使用这些金属元素。 说到这里很多人都会觉得这是种化学反应,事实却是:焰色反应属于物理变化。 因为它并无新的物质生成,主要是物质内部的电子能级改变所产生的变化,并不涉及化学性质和其本身物质结构的改变。

     不同类别的金属化合物在空气中燃烧时会产生不同的颜色,所以我们常常会使用燃烧后产生的颜色,来辨别是哪种金属化合物。 举例几种常见的颜色:钠元素燃烧时所产生的焰色反应是黄色的,铜元素是绿色的,而钾元素则通常呈现浅紫色,但由于钾元素中通常会掺杂些钠元素,所以我们经常会使用蓝色钴玻璃观察。 制作烟花的人会将这些物质进行巧妙的排序,来决定燃烧的先后次序,我们看到五彩缤纷、绚烂十足的烟花,其实是“电子”在跳舞。

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     在清楚了烟花的颜色后,让我们来继续深入了解烟花声音效果。 火药的药剂在空间中爆炸时会产生大量的气体,有些气体从喷孔缝隙穿梭可以发出动听的笛声和哨声。有的气体爆炸能力强一些,可以直接炸碎容器产生爆破声和“余震”的嗡嗡声。

     通俗来说,烟花的声音效果产生类似于管乐的原理,不同的乐器能在气流下发出不尽相同的音色。 02大气无形杀手:烟花 烟花虽美,但在燃放的过程中会释放大量的空气污染物。“酸雨”的主要构成物:二氧化硫、一氧化氮二氧化氮等,就是烟花燃放时产生的气体。这些气体不仅会对大气造成危害,更会影响人体的呼吸系统和心血管系统。

    

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     1990年,辽宁省丹东市春节前夕烟花爆竹齐鸣,据环保站人员检测,这些气体的危害相当于一起重大污染事故。随着时代的发展和科技的进步,越来越多的人开始关心环保问题,于是电子烟花由此诞生了。 目前市面上常见的的电子烟花指的是利用电气控制烟花燃放的方式而非传统的机械点火,即不采用黑火药和药引,利用内部的电子元器件发热点火。真正意义上的电子烟花则应该是不使用火药,完全采用电子设备模拟传统烟花爆炸时的视觉感受及声效,因此电子烟花产品可回收利用,可谓既环保又美观。 但相较于传统烟花,由于电子烟花是最新研发出来的,市场上并没有大量普及,大众还无法购买。 过去燃放烟花爆竹是为了驱魔辟邪,而现如今,烟花更多意味着噪音和大气污染。烟花虽然绚丽多彩,但我们更应该尽量避免给环境带来过多负担。 审核 | 孙亚飞 清华大学化学博士审核 | 袁智勤北京化工大学副教授

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