Огонь — это химическая реакция, которая производит свет и тепло. Цвет огня зависит в первую очередь от того, что горит. Например, горящее дерево или бумага обычно кажутся желтыми или оранжевыми, в то время как горение пропана или природного газа дает синее пламя.
Однако в огонь можно добавлять различные химикаты, чтобы получить разноцветное пламя. Пиротехники уже давно используют соли металлов для создания красочных фейерверков. С правильными химикатами можно изменить цвет обычного огня.
Цвет огня в первую очередь зависит от двух факторов:
Это электромагнитное излучение, испускаемое горячими объектами из-за их температуры. Чем горячее объект, тем короче длина волны (выше частота и энергия) испускаемого излучения.
Например, объект при температуре 500 °C излучает слабое красное свечение, а при 1000 °C он светится оранжево-белым. Излучение черного тела огня отвечает за его желтые/оранжевые цвета.
Когда электроны в атомах получают энергию, они переходят на более высокие энергетические уровни. Когда они падают вниз, фотоны испускаются на определенных длинах волн в зависимости от атома.
Металлы и металлические соли излучают очень видимые цвета таким образом. Натрий дает интенсивный желтый цвет, медь дает сине-зеленое пламя и т. д. Вот почему в фейерверках используются соединения металлов.
При добавлении различных химических веществ в огонь излучаемый свет изменяется в зависимости от их электронных излучений. Вот несколько распространенных примеров:
Поваренная соль (хлорид натрия) или нитрат натрия дают ярко-желтое пламя. Электроны натрия испускают фотоны с длиной волны 589 нм при понижении до более низких уровней энергии, что соответствует желтому свету.
Соединения калия, такие как хлорид калия или нитрат калия, дают фиолетовое пламя. Электроны калия испускают фотоны с длиной волны 404 нм и 770 нм при понижении уровней энергии, что соответствует фиолетовому цвету.
Хлорид меди или сульфат меди создают сине-зеленое пламя. Медь испускает фотоны с длиной волны 521 нм и 582 нм, что соответствует сине-зеленому цвету.
Нитрат бария или хлорат бария дают ярко-зеленое пламя. Электроны бария испускают фотоны с длиной волны 493 нм и 553 нм при падении уровней энергии, что соответствует зеленому цвету.
Нитрат стронция или карбонат стронция создают малиново-красное пламя. Электроны стронция испускают фотоны с длиной волны 606 нм и 622 нм, что соответствует темно-красному цвету.
Соли кальция, такие как хлорид кальция, создают оранжевое пламя. Электроны кальция испускают фотоны с длиной волны 612 нм, вызывая оранжевый цвет.
| Химический | Цвет пламени |
|---|---|
| Натрий (Na) | Желтый |
| Калий (K) | Фиолетовый |
| Медь (Cu) | Сине-зеленый |
| Барий (Ba) | Зеленый |
| Стронций (Sr) | Красный |
| Кальций (Ca) | Оранжевый |
Чтобы изменить цвет пламени, просто добавьте в огонь соединения нужного металла. Вот некоторые методы:
Поваренную соль (хлорид натрия) или другие порошкообразные соли металлов можно посыпать прямо в огонь. Ионы металла испарятся и возбудятся, испуская цветной свет.
Замачивание древесины или бумаги в растворах солей металлов покроет топливо цветными соединениями по мере его горения. Это распространенный метод в пиротехнике.
Распыление распыленных растворов солей металлов в пламя — простой способ изменить цвета. Хлорид калия для фиолетового огня или сульфат меди для сине-зеленого являются распространенными примерами.
Помещение металлических соединений в упакованные контейнеры с небольшими отверстиями позволяет вырываться цветному пламени. Хлорид кальция для оранжевых струй или нитрат стронция для красного являются типичными вариантами.
Хотя красители пламени могут производить впечатляющие эффекты, необходимо учитывать некоторые аспекты безопасности и воздействия на окружающую среду:
– Соли металлов могут быть токсичными или раздражающими при вдыхании. Соблюдайте осторожность и избегайте вдыхания любых паров.
– Цветное пламя может быть очень горячим и способным обжигать. Не прикасайтесь и не подходите слишком близко. Соблюдайте правила пожарной безопасности.
– Некоторые ионы металлов сохраняются в окружающей среде после выброса. Постарайтесь собрать и правильно утилизировать любые остаточные пепел/соли.
– Проводите демонстрации только в одобренных местах с надлежащим противопожарным оборудованием поблизости. Не разжигайте несанкционированные или опасные костры.
Различные ионы металлов могут кардинально изменить цвет огня при добавлении в пламя. Соединения натрия, калия, меди, бария, стронция и кальция являются обычным выбором для создания желтого, фиолетового, сине-зеленого, зеленого, красного и оранжевого огня соответственно. Хотя это визуально ошеломляет, необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности при изменении цвета пламени. С осторожностью и ответственностью пиротехнические химикаты предоставляют научный и художественный способ оценить огонь в новом свете.