提起辛弃疾的《青玉案·元夕》,我想大多数人都能背诵此句。这首词却和焰火有着一定的联系,因为其开篇描述的正是地道的火树银花场景,“东风夜放花千树,更吹落,星如雨。”就是写上元节花灯点点、焰火如雨的景象。自有烟花(也称作焰火)以来,每逢中华民族的传统节日与重大庆典,在欢庆节日之时,伴随着噼里啪啦的鞭炮声,人们会燃放美丽的烟花。当夜空中绽放出璀璨焰火的时候,你可曾想过,烟花为何如此绚烂多彩?
烟花其实和爆竹的结构类似,都包含黑火药和药引。爆炸过程中所释放出来的能量,绝大部分转化成光能呈现出来。制作烟花的过程中还加入一些发光剂和发色剂,这些材料的作用是让烟花绽放出五彩缤纷的颜色。发光剂主要是金属镁或金属铝的粉末。当镁粉或者铝粉燃烧时,会发出耀眼的银白色强光。发色剂则主要是一些金属化合物。不同种类的金属化合物在灼烧后,会发出不同颜色的光芒,这是一种焰色反应。
在焰火表演的过程中,正是利用了金属化合物的这种性质。制作烟花的人经过巧妙的排列,决定烟花中多种物质的先后释放次序。这样,引爆烟花后,便能在漆黑的天空中依次绽放出鲜艳夺目、五彩缤纷的图案。在化学领域,焰色反应(也称作焰色试验)通常被用于分析鉴定某种元素(主要是鉴定金属离子)的存在与否。其原理是不同元素的原子结构不同,有其特征发射光谱,因而产生特定的颜色。
当这些原子受到热(火焰)或电(电火花)激发后,最外层的电子就吸收了大量的能量,此时它们会离开基态,跃迁到较高的能级,称为激发态。但处于激发态的原子并不稳定,因此,其电子有跃迁回较低能级的趋势。当处于激发态的外层电子从较高的能级跃迁到较低的能级或基态能级时,多余的能量便以光的形式释放出来,从而产生发射光谱。
不同原子的电子有着不同能量的基态和激发态,从激发态回到较低的能级或者基态时释放的能量也就不同,从而导致这些能量对应的光谱波长不同,这种不同波长的光谱表现在生活中,就是不同颜色的光了。例如,氯化钠和硫酸钠都属于钠的化合物,他们在无色火焰中灼烧时便会发出金黄色火焰;硝酸钙和碳酸钙在焰色反应中会发出砖红色火焰。
由于很多元素在焰色反应中都有它自己独特的颜色,当我们把含有这些元素的物质按照不同比例装进烟花中,点燃之后,天空就会盛开五颜六色的花朵了。实际上,焰色反应在日常生活中还是经常能见到的,特别是对于热衷于做饭的朋友。热锅里倒上油、菜、食盐等,随着锅铲的翻炒,你会发现煤气灶的火焰周围有时会闪现黄色的小火苗,这就是溅出的食盐发生的焰色反应。燃放烟花固然能增加节日的喜庆气氛,但燃放后的危害也不容小觑。
感受最直接的当属噪音污染,其次是空气污染。燃放烟花会产生二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等有毒有害的气体以及一些含有金属的颗粒物,这将导致大气中的颗粒污染物浓度急剧升高。同时,这些酸性气体和颗粒物一旦进入人体呼吸系统,会刺激呼吸系统,引起咳嗽等不适。另外,燃放劣质烟花或者不按照操作规则燃放烟花甚至会引发火灾、爆炸等问题。
近几年,有一种环保烟花出现在一些活动庆典中,例如2014年北京APEC领导人非正式会议焰火表演。其使用的烟花中不含重金属和有副作用的物质,没有使用违禁药物,而且减少了硫的用量,从而减少了二氧化硫和其他硫化物的生成。其次是减少了金属粉的用量,从而减少金属粉燃烧后产生的可吸入颗粒物。相信随着大家环保意识的增强,越来越多的人会在烟花燃放与环境保护之间找到一个平衡点,既能活跃节日气氛,又能呼吸清新空气。