Trong những ngày đầu tiên ở Hoa Kỳ, John Adams đã viết cho vợ Abigail về lễ kỷ niệm độc lập, "Nó nên được tổ chức long trọng với Pomp và Parade, với Shews, Games, Sports, Guns, Bells, Bonfires và Illuminations from one End của lục địa này đến lục địa khác từ thời gian này trở đi mãi mãi. " "Ngọn lửa và ánh sáng" đề cập trực tiếp đến những gì chúng ta gọi là pháo hoa và màn bắn pháo hoa.
Tôi là một nhà hóa học và cũng là chủ tịch của Hiệp hội pháo hoa quốc tế, một tổ chức khuyến khích sử dụng pháo hoa an toàn và sử dụng chúng ở đây tại Hoa Kỳ để chào mừng Ngày quốc khánh và các lễ hội khác trong suốt cả năm. Là một nhà hóa học, và một người dẫn đầu các cuộc biểu tình cho sinh viên hóa học, tôi coi pháo hoa là một ví dụ tuyệt vời về các phản ứng đốt cháy tạo ra lửa màu. Nhưng việc phát minh ra pháo hoa màu là tương đối gần đây và không phải màu nào cũng dễ sản xuất.
Lịch sử sớm của pháo hoa
Pháo được phát minh lần đầu tiên bởi người Trung Quốc vào năm 200 B.C. Nhưng phải đến một nghìn năm sau, các nhà giả kim Trung Quốc mới phát triển pháo hoa vào năm 800 A.D. Những pháo hoa đầu tiên này hầu hết là những pha chế sáng chói và ồn ào được thiết kế để dọa ma quỷ - không phải là vụ nổ có kiểm soát đầy màu sắc mà chúng ta thấy ngày nay. Nhanh chóng chuyển tiếp một thiên niên kỷ khác và người Ý đã tìm ra cách thêm màu sắc bằng cách giới thiệu các yếu tố khác nhau vào hỗn hợp dễ cháy. Thêm nguyên tố strontium vào hỗn hợp pháo hoa màu tạo ra ngọn lửa đỏ; đồng, màu xanh; bari, màu xanh lá cây; và natri cho màu vàng.
Quá nhiều hoặc quá ít hóa chất tạo ra những thay đổi đáng kể về nhiệt độ và do đó bước sóng của màu nhìn thấy. Hỗn hợp hóa chất thích hợp khi được đốt cháy tạo ra đủ năng lượng để kích thích các electron tạo ra các màu sắc ánh sáng khác nhau.
Mặc dù hóa học của những màu này không phải là mới, nhưng mỗi thế hệ dường như bị kích thích bởi những màu sắc văng khắp bầu trời. Bây giờ chúng ta có một loạt các màu ngọn lửa: đỏ, xanh lá cây, xanh dương, vàng, tím và các biến thể của những màu này.
Mỗi màu hoạt động theo cùng một cách. Khi các yếu tố khác nhau bắt lửa, chúng giải phóng các bước sóng ánh sáng khác nhau có nghĩa là các màu khác nhau.
Làm cho pháo hoa màu xanh hoàn hảo
Không phải tất cả các màu sắc của pháo hoa đều dễ dàng để tạo ra. Tôi tin rằng một số đồng nghiệp của tôi trong nghiên cứu và phát triển pháo hoa sẽ đồng ý với tôi rằng màu xanh là màu khó sản xuất nhất.
Đó là bởi vì bầu trời buổi tối là một màu xanh lam, điều đó có nghĩa là hầu hết các màu xanh lam cũng không xuất hiện. Nếu bạn cố gắng làm cho màu xanh sáng hơn để tương phản với nền, nó có thể bị trôi đi. Sự cân bằng đúng của đồng và các hóa chất khác trong ngọn lửa hoặc phản ứng đốt cháy tạo ra ngọn lửa màu xanh tốt nhất trong pháo hoa.
Tôi đã tính đến điều này khi cố gắng tạo ra màu ngọn lửa màu xanh tốt nhất, mà tôi gọi là hộp màu xanh. Nó chỉ đủ sáng để nổi bật trên nền trời đêm nhưng vẫn là một màu xanh đậm. Tôi có hơn 20 công thức pháo hoa màu xanh và tôi đã tìm thấy một công thức rất gần với màu sắc khó nắm bắt này.
Một khó khăn khác trong việc tạo ra một màu xanh mãnh liệt là hóa học không đơn giản. Nó đòi hỏi sự kết hợp của một số hóa chất và đồng nguyên tố. Khi đồng bốc cháy, các electron xung quanh các nguyên tử đồng bị kích thích và sinh lực trong ngọn lửa. Khi các electron giải phóng năng lượng này, nó xuất hiện cho các quan sát viên dưới dạng ánh sáng xanh. Mỗi màu hoạt động theo cùng một cách. Khi các yếu tố khác nhau bắt lửa, chúng giải phóng các bước sóng ánh sáng khác nhau có nghĩa là các màu khác nhau. Vì vậy, khi bạn nhìn thấy những chấm sáng màu xanh lam tạo ra một mô hình trên bầu trời đêm, bạn thực sự đang thấy các electron phấn khích giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng xanh.
Paul E. Smith, Người biểu tình cho Hóa học, Đại học Purdue
