В первые дни существования Соединенных Штатов Джон Адамс писал своей жене Эбигейл о праздновании независимости: "Оно должно быть торжественно отмечено Помпой и Парадом, Шевсом, играми, спортом, оружием, колоколами, кострами и осветительными приборами". "Костры и осветительные приборы" непосредственно относятся к так называемой пиротехнике и фейерверкам.
Я химик, а также президент Международной гильдии пиротехники, организации, которая пропагандирует безопасное использование фейерверков и использование их здесь, в США, для празднования Дня независимости и других фестивалей в течение всего года. Будучи химиком и организатором демонстраций для студентов химии, я считаю фейерверк прекрасным примером реакции горения, которая вызывает цветной огонь. Но изобретение цветных фейерверков сравнительно недавно и не все цвета легко получить.
Ранняя история фейерверков
Фейерверки были впервые изобретены китайцами в 200 году до нашей эры. Но только тысячу лет спустя китайские алхимики разработали фейерверки в 800 году нашей эры. Эти ранние фейерверки были в основном яркими и шумными, чтобы напугать злых духов - не те красочные, контролируемые взрывы, которые мы видим сегодня. Промотать вперед еще одно тысячелетие и итальянцы придумали, как добавить цвета, введя различные элементы в легковоспламеняющуюся смесь. Добавление элемента стронция в цветовую пиротехническую смесь приводит к образованию красного пламени; меди, синего; бария, зеленого; и натрия для желтого.
Слишком много или слишком мало химических веществ вносят значительные изменения в температуру и, следовательно, длину волны видимого цвета. Правильная смесь химических веществ при воспламенении вырабатывает достаточно энергии, чтобы возбудить электроны, испускающие различные цвета света.
Несмотря на то, что химический состав этих цветов не новый, кажется, что каждое поколение восхищается цветами, разбрызгивающимися по небу. Теперь у нас есть широкий спектр цветов пламени: красный, зеленый, синий, желтый, фиолетовый и их разновидности.
Каждый цвет работает одинаково. При воспламенении различных элементов они испускают различные длины волн света, которые передаются в виде различных цветов.
Сделать идеальный голубой фейерверк.
Не все цвета фейерверка одинаково легко создать. Я верю, что некоторые из моих коллег в области пиротехнических исследований и разработок согласятся со мной, что синий цвет - самый трудный для производства.
Потому что вечернее небо - это синий оттенок, а это значит, что большинство голубых тоже не появляется. Если вы попытаетесь сделать синий более ярким для контраста с фоном, он может выглядеть размытым. Правильный баланс меди и других химических веществ в пламени или реакции горения обеспечивает лучшее пламя синего цвета в фейерверке.
Я учёл это при попытке создать лучший синий цвет пламени, который я называю голубым цветом коробки таблеток. Он достаточно яркий, чтобы выделяться на фоне ночного неба, но все же насыщенно-синий. У меня более 20 синих пиротехнических рецептур и я нашел формулу, которая очень близка к этому неуловимому оттенку.
Еще одна трудность в создании насыщенного синего цвета заключается в том, что химический состав не прост. Для этого требуется комбинация нескольких химических веществ и элемента медь. Когда медь воспламеняется, электроны, окружающие атомы меди, возбуждаются и заряжаются в пламени. Когда электроны высвобождают эту энергию, она представляется наблюдателям синим светом. Каждый цвет работает одинаково. При воспламенении различных элементов они испускают различные длины волн света, которые передаются в виде различных цветов. Так что когда вы видите голубые точки света, создающие узор в ночном небе, вы действительно видите возбужденные электроны, высвобождающие энергию в виде синего света.