@ 2015.07.05 , 12:30

为什么调配烟花的颜色这么难

美国烟花协会(American Pyrotechnics Association)的前技术指导John Conkling说:“大自然有时候真的很棘手,就拿烟花来说,要获得完美的红色或绿色很困难,必须要非常努力才能做到。”

不过大自然似乎特别不想给我们蓝色烟花的配方。虽然人们一千多年以前就发明的烟花,但直到今天,我们仍未研制出鲜艳明亮的蓝色烟花。对于烟花专家来说,这是他们的梦想。

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7世纪时,中国炼金术士将硝酸钾、木炭和硫磺混合,获得了最原始的火药。虽然人们如何使用这种混合物的具体细节已经无从考证,不过如果将这三种物质塞进竹筒里,可能就成了最早的烟花。

硝酸钾帮助分解木炭中的有机分子,释放出大量储存的能量(从化学上来说,硝酸钾在这里作为氧化剂),硫磺帮助燃烧过程在较低温时就能开始。有机物燃烧释放出的能量会产生橙光,同时会让硫原子周围的电子进入激发态。当原子到达火焰的边缘时会降温,电子又回到基态,释放出的多余能量会产生微弱的黄光。

最早的烟花是橙黄色的,在接下来的一千多年都没变过。不过随着我们对化学理解的深入,可以买到的化学品越来越多。到19世纪初,意大利发明家举行了第一次现代烟花表演,他们增加了新的更明亮的颜色和不同的形状。Conkling说:“人们几个世纪以来对化学的反复试验才成就了今天的烟花表演。”

首先,意大利人在烟火中加入各种微量的金属来产生不同色调,不同金属的电子会到达不同的激发态,因此在回到基态时会产生不同颜色。锶和锂能产生深红色,钙能产生橙色,钠能产生黄色,钡产生绿色,铜产生蓝色,钛和镁产生银色或白色。将氯和钡混合会产生荧光绿,而将氯与铜混合会出现青绿色。

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然而,获得这些完美组合的过程并入容易,不同组合产生的效果也很难预测。即使是现在,也无法用自动程序生成想要颜色的化学元素组合。Conkling表示仍需要反复试验才能最终找到想要的颜色,做烟花至今还是一门艺术。

控制燃烧温度的各种新燃料也进入市场,Conkling说:“这让火焰温度变得高了许多,让烟花的颜色看上去更鲜艳。”虽然高温让颜色变得更明亮鲜艳,但如果温度过高,其中的金属就会被破坏,最终获得全白的烟花。

这个问题在蓝色烟花上最为严重,它也是目前最难实现的颜色。虽然可以利用铜产生蓝色,但它在高温下很容易被破坏。到现在也没有人找到产生深邃而又明亮蓝色的完美组合,蓝色烟花和其他颜色比起来显得有些黯淡。不过,Conkling相信这种颜色一定存在,只是还没有被发现而已。

本文译自 nautilus,由译者 Ivy 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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