从春节到元宵节,喜庆的节日总少不了烟花装点。回忆一下,你曾在烟花中看到过哪些色彩和效果?红色、绿色、黄色以及银白色的闪光,这大概是其中最常见的几种。那么,蓝色呢?似乎没什么印象?
在烟花中,蓝色确实是一种特别的存在。至少在那些可供个人燃放的小型礼花弹中,几乎找不到它的身影。蓝色为什么没有成为烟花中的流行色?了解烟花背后的化学,我们就能从中找到答案。
烟花爆竹的基础是一场快速释放能量的氧化还原反应。无论是炸开的效果、声响,还是激发五彩斑斓的光芒,都要依靠化学反应释放的能量。在这个反应中,需要两种基本角色:氧化剂,以及用来烧掉的“燃料”。在我们所熟知的传统配方黑火药中,就是硝酸钾充当了氧化剂,木炭和硫作为“燃料”。
现代的彩色烟花对火药配方还有更多要求。通过改变氧化剂和“燃料”的种类,可以调整所达到的火焰温度,最终产生不同的效果。比如说,如果把燃烧的东西从虫胶之类的有机物改成金属镁,就能提高火焰温度,带来更耀眼的光。
烟花的色彩来自不同类型的金属化合物,它们在高温中被激发,并释放出特定波长的光——对,简单理解就是焰色反应。锶盐可以为焰火染上红色,钙盐可以提供橘色,钡盐是亮绿色,而铜则是蓝色……等等,蓝色?铜的焰色反应不是蓝绿色吗?
烟花的蓝色就是来自CuCl这种“发光体”的光谱。要想形成这种蓝光效果,需要有铜化合物和富含氯的烟花火焰(氯可以来自高氯酸盐之类的物质)。同时,火焰温度也必须恰到好处,才能让分子“发光体”形成并且保持稳定。对于蓝色的“发光体”,这一要求尤其严格,过高的火焰温度很容易将其破坏。因此,蓝色可以说是烟花中最难呈现的一种色彩。
烟花的璀璨转瞬即逝,仿佛一眨眼就消失在风中——但是,它们不可能真的完全消失。繁华过后,烟花留下了数以亿计的微小颗粒,和一团复杂的化学混合物,这些遗留物也造成了不可忽视的污染问题。
现在,也有研究者在研制对环境影响较小的烟花,例如用更安全的物质替换掉配方中的高氯酸盐。不过,这距离消除烟花的“阴暗面”还相差很远。正因为如此,我总对烟花怀有一种复杂的情绪。小区里此起彼伏的鞭炮声或许惹人厌,但盛大的焰火表演却总是难免触动心弦。灿烂的节日焰火能否变得更加安全无害?这个问题就要交给化学家们来解答了。