Die Wissenschaft der Feuerwerksfarben, erklärt

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Die Wissenschaft der Feuerwerksfarben, erklärt

Von Paul E. Smith 3 Minuten Lilie

In den frühen Tagen der Vereinigten Staaten, John Adams schrieb an seine Frau Abigail: über die Feier der Unabhängigkeit: „Es muss mit Pomp und Parade gefeiert werden, mit Shows, Spielen, Sport, Gewehren, Glocken, Freudenfeuern und Illuminationen von Ende zu Ende, ein anderer dieses Kontinents von dieser Zeit für immer.“ „Lagerfeuer und Illuminationen“ bezieht sich direkt auf das, was wir heute Pyrotechnik und Feuerwerk nennen.

Ich bin Chemiker und auch Präsident der Pyrotechnics Guild International, einer Organisation, die die sichere Verwendung von Feuerwerkskörpern fördert und sie hier in den Vereinigten Staaten einsetzt, um den Unabhängigkeitstag und andere Feste auf der ganzen Welt zu feiern. Als Chemiker und jemand, der Demonstrationen für Chemiestudenten leitet, halte ich Feuerwerk für ein hervorragendes Beispiel für Verbrennungsreaktionen, die farbiges Feuer erzeugen. Aber die Erfindung farbiger Feuerwerkskörper ist relativ neu, und nicht alle Farben sind einfach herzustellen.

Alte Geschichte des Feuerwerks

Feuerwerkskörper wurden 200 v. Chr. versehentlich von den Chinesen erfunden. Aber erst tausend Jahre später entwickelten chinesische Alchemisten Feuerwerkskörper im Jahr 800. Diese frühen Feuerwerkskörper waren in erster Linie helle und laute Gebräue, die dazu bestimmt waren, böse Geister zu vertreiben, nicht böse Geister, bunte und kontrollierte Explosionen, die wir heute sehen. Spulen Sie ein weiteres Jahrtausend vor, und Die Italiener fanden heraus, wie man Farbe hinzufügt indem verschiedene Elemente in das brennbare Gemisch eingebracht werden. Die Zugabe des Elements Strontium zu einer farbigen pyrotechnischen Mischung erzeugt eine rote Flamme; Kupfer, blau; Barium, grün; und Natrium für das Eigelb.

Zu viel oder zu wenig der Chemikalien verändert drastisch die Temperatur und damit die Wellenlänge der wahrgenommenen Farbe. Die richtige Mischung von Chemikalien erzeugt beim Zünden genug Energie, um Elektronen anzuregen und Licht in verschiedenen Farben zu emittieren.

Auch wenn die Chemie dieser Farben nicht neu ist, scheint jede Generation von den Farben, die am Himmel spritzen, begeistert zu sein. Wir haben jetzt eine große Auswahl an Flammenfarben: Rot, Grün, Blau, Gelb, Lila und ihre Variationen.

Jede Farbe funktioniert gleich. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen frei, was zu unterschiedlichen Farben führt.

Machen Sie das perfekte blaue Feuerwerk

Nicht alle Feuerwerksfarben sind gleich einfach herzustellen. Ich glaube, viele meiner Kollegen in der pyrotechnischen Forschung und Entwicklung werden mir da zustimmen Blau ist die am schwierigsten herzustellende Farbe.

Das liegt daran, dass der Abendhimmel blau ist, was bedeutet, dass die meisten Blautöne nicht so gut auftauchen. Wenn Sie versuchen, das Blau heller zu machen, um es vom Hintergrund abzuheben, sieht es möglicherweise ausgewaschen aus. Das richtige Gleichgewicht von Kupfer und anderen Chemikalien in der Flammen- oder Verbrennungsreaktion erzeugt die beste blaue Flammenfarbe in einem Feuerwerk.

Ich habe dies berücksichtigt, als ich versuchte, die beste blaue Flammenfarbe zu kreieren, die ich Pillbox Blue nenne. Es ist gerade hell genug, um sich vom Nachthimmel abzuheben, aber immer noch ein sattes Blau. Ich habe über 20 blaue pyrotechnische Formeln und ich habe eine gefunden, die diesem schwer fassbaren Farbton nahe kommt.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Erzeugung einer intensiven blauen Farbe besteht darin, dass die Chemie nicht einfach ist. Es erfordert eine Kombination aus mehreren Chemikalien und dem Element Kupfer. Wenn sich Kupfer entzündet, werden die die Kupferatome umgebenden Elektronen angeregt und von der Flamme angetrieben. Wenn Elektronen diese Energie abgeben, erscheint sie Beobachtern als blaues Licht. Jede Farbe funktioniert gleich. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen frei, was zu unterschiedlichen Farben führt. Wenn Sie also blaue Lichtpunkte sehen, die ein Muster am Nachthimmel erzeugen, sehen Sie wirklich angeregte Elektronen, die Energie als blaues Licht freisetzen.

Paul E. Smith ist Lecture Demonstrator für Chemie an der Purdue University.

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