作者:尹莉华 来源: 发布时间:2022/10/9 10:33:41
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烟花颜色的秘密

节庆日放烟花是我国的传统文化习俗,有着驱除瘟疫、欢度佳节的文化意义。诗词曰“东风夜放花千树,更吹落,星如雨”“纷纷灿烂如星陨,?(huò)?喧豗(huī)似火攻”,都描绘了烟花绽放的美景。

烟花最早的起源难以确定,但是确定应当是出现于火药之后。因为烟花的主要构成包括纸筒、火药和某些金属盐。宋代之前由于造纸术不发达,烟花的种类并不是特别多。到了宋代造纸技术的提高,间接促进烟花的生产技术和花色品类达到了一个相当的水平,当时的种类有起轮、走线、流星、地老鼠等。到了明朝,烟花的种类更是发展到多达上百种。

那么烟花为什么会有那么多的颜色呢?这主要是由于烟花中的金属或者金属盐在灼烧时发生了焰色反应。焰色反应的本质是电子跃迁。当金属在火焰上受热灼烧时,原子中的电子会吸收一定的能量,就从基态跃迁至较高能量的激发态,由于激发态是不稳定的状态,那么电子会返回基态。电子返回基态的过程会释放一定的能量,这部分能量会以一定波长的光谱线发射出来。不同金属的原子结构不同,那么他们释放出的光波波长会不同。我们都知道不同的波长代表光线具有不同的颜色,这些金属就是焰火颜色的秘密。人们就是利用不同的金属来赋予烟火不同的颜色。红色的烟花中一般添加锶盐和钙盐;黄色的烟花中主要添加钠盐;紫红色的烟花中主要添加钾盐和锂盐;绿色的烟花中主要添加铜盐和钡盐。再配合增亮剂铝粉、镁粉燃烧时绚丽的白光,最终使得烟花呈现出绚丽多彩的颜色。

 

理论上所有的金属都会有焰色反应,但是有些金属例如铂、铁,他们在受到高温灼烧时火焰并未发生颜色变化。这是因为铂和铁焰色反应的光波波长超出了可见光的范围,人眼无法觉察。

焰色反应的一大应用就是用来鉴定材料成分。早在中国南北朝时期,著名的炼丹家和医药大师陶弘景在他的《本草经集注》中就有这样的记载:“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石(硝酸钾)也”。表明我国古人很早就利用钾盐燃烧时呈紫色来分辨钾类矿物。

到了18世纪,由于冶金、机械工业的巨大发展,对矿物原料需求量大增,人们急需一种高效准确的元素分析方法。德国人马格拉夫系统地对比了碳酸钾与碳酸钠的晶形、潮解性和溶解度,并发现钠盐和钾盐可以分别使火焰着上各自特征的焰色。从此以后利用焰色反应鉴别钾、钠盐就成为常用手段了。随着时代的发展,这一方法逐渐形成了一个元素分析方法的分支——光谱分析。这种方法灵敏、快速,历史上曾通过该方法发现了铷,铯,氦等元素。现代这种分析方法已经成为常用的元素分析方法,灵敏度可以高达十亿分之一。我想这是古时赏玩烟火的人们所难以想象的景象。

 
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