Die Wissenschaft der Feuerwerksfarben, erklärt

Home » Die Wissenschaft der Feuerwerksfarben, erklärt

Von Paul E. Smith 3 Minuten Lesen

In den frühesten Tagen der Vereinigten Staaten, John Adams schrieb an seine Frau Abigail: über die Feier der Unabhängigkeit: „Es sollte von diesem Zeitpunkt an für immer mit Prunk und Parade gefeiert werden, mit Shows, Spielen, Sport, Waffen, Glocken, Freudenfeuern und Illuminationen von einem Ende dieses Kontinents zum anderen.“ „Lagerfeuer und Illuminationen“ beziehen sich direkt auf das, was wir heute als Pyrotechnik und Feuerwerke kennen.

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

Frühgeschichte des Feuerwerks

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

Zu viel oder zu wenig Chemikalien führen zu erheblichen Änderungen der Temperatur und damit der Wellenlänge der gesehenen Farbe. Die richtige Mischung von Chemikalien erzeugt beim Zünden genug Energie, um Elektronen anzuregen, damit sie verschiedene Lichtfarben abgeben.

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

Jede Farbe funktioniert auf die gleiche Weise. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie unterschiedliche Lichtwellenlängen frei, die sich in unterschiedliche Farben umwandeln.

Machen Sie das perfekte blaue Feuerwerk

Nicht alle Feuerwerksfarben sind gleich einfach herzustellen. Ich glaube, einige meiner Kollegen in der pyrotechnischen Forschung und Entwicklung würden 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, kann es ausgewaschen aussehen. Das richtige Gleichgewicht von Kupfer und anderen Chemikalien in der Flamme 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 Pillendosenblau 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 sehr 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 Elektronen, die die Kupferatome umgeben, angeregt und in der Flamme energetisiert. Wenn die Elektronen diese Energie abgeben, erscheint sie Beobachtern als blaues Licht. Jede Farbe funktioniert auf die gleiche Weise. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie unterschiedliche Lichtwellenlängen frei, die sich in unterschiedliche Farben umwandeln. 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.

Dieser Artikel wird neu veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative-Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel.