О цвете фейерверков и не только

Многие, если не сказать большинство, видели в своей жизни фейерверк, на новый год, на дне рождения или свадьбе. Я в этом тексте попробую объяснить, а как же в фейерверках достигают того или иного цвета.

Изобретение фейерверков предположительно относят к Китаю. В Европу они попали к XIII веку через Италию. Их использовали для сигнализации, оформления ритуалов. К XV в разных странах создавались свои школы пиротехники. Цветные фейерверки обязаны своим появлением открытию бертолетовой соли середина XIX века. Пиротехники тогда заметили, что добавляя различные химические соединения щелочных и щелочноземельных металлов можно добиться различных цветовых оттенков вcпышек.

Давайте посмотрим как различные элементы (соединения металлов) окрашивают пламя (окислительное пламя). Т.е. в огонь горелки помещают соединение какого-либо металла и в результате нагрева вещество начинает излучать свет который и приводит к окрашиванию пламени в соответствующий элементу цвет.

Литий - карминово-красный

Стронций - красный

Кальций - кирпично-красный/оранжевый

Натрий - желтый

Барий - зеленый/бледно-зеленый
Различных оттенков фейерверка можно добиваются использованием различных типов солей указанных металлов и/или их смесей. Окраска пламени зависит от наличия раскаленных паров свободных металлов, получающихся в результате термического разложения солей.

Бор - зеленый

Медь - синий/сине-зеленый

Калий - фиолетовый

Рубидий - бледно-фиолетовый/ фиолетово-розовый

Эти эффекты начались изучаться еще в середине девятнадцатого века Кирхгофом и Бунзеном (тем самым который придумал лабораторную горелку). Но объяснение было дано только в двадцатом веке на основе полуклассической модели атома Бора. Если упростить, то в состоянии покоя в атоме вокруг положительно заряженного ядра на некотором расстоянии (энергетическом уровне) вращается электрон. Для перехода электрона с одного энергетического уровня на другой нужно передать ему или отнять у него энергию. Источником переноса энергии для электрона служит фотон. При поглощении фотон поглощается и электрон переходит на более высокий энергетический уровень. А когда электрон переходит на нижний энергетический уровень, он понижает свою энергию, путём излучения фотона строго определённой (характерной для каждого элемента) длиной волны. Излучение фотона при хорошо иллюстрирует картинка с википедии.

А длина волны фотона, как раз и характеризует цвет который мы видим (если эта длина волны попадает спектр в видимого электромагнитного излучения). Этим же объясняется и свечение газовых ламп (неоновых, аргоновых и пр.)
На этом принципе построена целая наука спектрометрия, позволяющая определять химический состав веществ. Конкретно метод окрашивания в пламени, раньше использовали геологи в полевых исследованиях состава минералов.
Кратенькое резюме по окраске (в двух видах пламени окислительном вверху и восстановительном внизу)

Теперь вы знаете, от чего зависит цвет фейерверка. Надеюсь, что это знание подарит вам ещё больше впечатлений от них.

Всем спасибо, если вам понравилось подписывайтесь

Не сразу покаюсь, все картинки нагло стырил из интернета. Ссылок не даю (разве, что по спектрометрии: Крешков А.П. Курс аналитической химии Книга 1
Полуэктов Н.С., Методы анализа по фотометрии пламени).