ในวันแรก ๆ ของสหรัฐอเมริกาจอห์นอดัมส์เขียนถึงภรรยาของเขาเกี่ยวกับการฉลองอิสรภาพของอบิเกล "มันควรจะได้รับการขึงขังกับเอิกเกริกและขบวนพาเหรดกับ Shews เกมส์กีฬาปืนปืนระฆังไฟและไฟจากปลายด้านหนึ่ง ของทวีปนี้ให้กับคนอื่น ๆ จากเวลานี้ไปข้างหน้าตลอดไปมากขึ้น " "กองไฟและไฟ" หมายถึงสิ่งที่เรารู้โดยตรงว่าเป็นดอกไม้ไฟและการแสดงพลุ
ฉันเป็นนักเคมีและเป็นประธานของ Pyrotechnics Guild International องค์กรที่ส่งเสริมการใช้ดอกไม้ไฟอย่างปลอดภัยและใช้ที่นี่ในสหรัฐอเมริกาเพื่อเฉลิมฉลองวันประกาศอิสรภาพและเทศกาลอื่น ๆ ตลอดทั้งปี ในฐานะนักเคมีและใครบางคนที่เป็นผู้นำการสาธิตให้กับนักเรียนเคมีฉันคิดว่าดอกไม้ไฟเป็นตัวอย่างที่ดีของปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่ทำให้เกิดไฟสี แต่การประดิษฐ์ดอกไม้ไฟสีค่อนข้างใหม่และไม่ใช่ทุกสีที่ผลิตได้ง่าย
ก่อนประวัติศาสตร์ของดอกไม้ไฟ
ประทัดเป็นครั้งแรกที่ชาวจีนคิดค้น 200 ปีก่อนคริสตศักราช แต่มันไม่ได้จนกว่าหนึ่งพันปีต่อมานักเล่นแร่แปรธาตุจีนพัฒนาดอกไม้ไฟใน 800 A.D. ดอกไม้ไฟต้นเหล่านี้ส่วนใหญ่สดใสและมีเสียงดังผสมที่ออกแบบมาเพื่อหลอกวิญญาณชั่วร้าย - ไม่ใช่การระเบิดสีสันควบคุมที่เราเห็นในวันนี้ กรอไปข้างหน้าอีกหนึ่งพันปีและชาวอิตาเลียนคิดวิธีเพิ่มสีสันด้วยการแนะนำองค์ประกอบต่าง ๆ ให้กับส่วนผสมที่ติดไฟได้ การเพิ่มธาตุสตรอนเทียมกับส่วนผสมของพลุไฟทำให้เกิดเปลวไฟสีแดง ทองแดงสีน้ำเงิน แบเรียมสีเขียว และโซเดียมเป็นสีเหลือง
สารเคมีมากหรือน้อยเกินไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างมากและทำให้ความยาวคลื่นของสีเปลี่ยนไป ส่วนผสมที่เหมาะสมของสารเคมีเมื่อจุดประกายผลิตพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นอิเล็กตรอนเพื่อให้แสงสีต่างกัน
ถึงแม้ว่าเคมีของสีเหล่านี้จะไม่ใหม่ แต่แต่ละรุ่นก็รู้สึกตื่นเต้นกับสีที่กระเซ็นไปทั่วท้องฟ้า ตอนนี้เรามีเปลวไฟหลากหลายสี: สีแดงสีเขียวสีน้ำเงินสีเหลืองสีม่วงและสีอื่น ๆ
แต่ละสีใช้วิธีเดียวกัน เมื่อองค์ประกอบต่าง ๆ ติดไฟพวกมันจะปล่อยความยาวคลื่นของแสงที่ต่างกันซึ่งแปลเป็นสีที่ต่างกัน
ทำพลุสีน้ำเงินที่สมบูรณ์แบบ
ดอกไม้ไฟทุกสีไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้าง ฉันเชื่อว่าเพื่อนร่วมงานของฉันหลายคนในการวิจัยและพัฒนาดอกไม้ไฟจะเห็นด้วยกับฉันว่าสีน้ำเงินเป็นสีที่ยากที่สุดในการผลิต
นั่นเป็นเพราะท้องฟ้ายามเย็นเป็นสีฟ้าซึ่งหมายความว่าสีน้ำเงินส่วนใหญ่จะไม่ปรากฏเช่นกัน หากคุณพยายามทำให้สีฟ้าสว่างขึ้นเพื่อตัดกันกับพื้นหลังก็สามารถล้างออกได้ ความสมดุลที่เหมาะสมของทองแดงและสารเคมีอื่น ๆ ในเปลวไฟหรือปฏิกิริยาการเผาไหม้ทำให้เกิดเปลวไฟสีน้ำเงินที่ดีที่สุดในการจุดพลุ
ฉันได้นำสิ่งนี้มาพิจารณาเมื่อพยายามสร้างสีเปลวไฟสีน้ำเงินที่ดีที่สุดซึ่งฉันเรียกว่ากล่องยาสีน้ำเงิน มันสว่างเพียงพอที่จะโดดเด่นเหนือท้องฟ้ายามค่ำคืน แต่ก็ยังคงเป็นสีฟ้าเข้ม ฉันมีสูตรพลุไฟสีน้ำเงินมากกว่า 20 สูตรและฉันพบสูตรที่ใกล้เคียงกับเฉดสีที่เข้าใจยากนี้
ความยากลำบากในการสร้างสีฟ้าที่รุนแรงก็คือเคมีนั้นไม่ง่าย มันต้องมีการรวมกันของสารเคมีหลายชนิดและทองแดงองค์ประกอบ เมื่อทองแดงลุกไหม้อิเล็กตรอนที่อยู่รอบ ๆ อะตอมทองแดงจะตื่นเต้นและมีพลังในเปลวไฟ เมื่ออิเล็กตรอนปล่อยพลังงานนี้ออกมาดูเหมือนว่าผู้สังเกตจะเป็นแสงสีน้ำเงิน แต่ละสีใช้วิธีเดียวกัน เมื่อองค์ประกอบต่าง ๆ ติดไฟพวกมันจะปล่อยความยาวคลื่นของแสงที่ต่างกันซึ่งแปลเป็นสีที่ต่างกัน ดังนั้นเมื่อคุณเห็นจุดสีฟ้าที่สร้างลวดลายในท้องฟ้ายามค่ำคืนคุณจะเห็นอิเล็กตรอนที่ตื่นเต้นซึ่งปลดปล่อยพลังงานออกมาราวกับแสงสีน้ำเงิน
Paul E. Smith นักบรรยายเรื่องเคมี มหาวิทยาลัยเพอร์ดู
