La chimica dei colori del fuoco d'artificio
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La creazione di colori di fuochi d'artificio è un'impresa complessa, che richiede una notevole arte e applicazione della scienza fisica. Escludendo i propellenti o gli effetti speciali, i punti di luce espulsi dai fuochi d'artificio, chiamati "stelle", generalmente richiedono un produttore di ossigeno, carburante, legante (per mantenere tutto dove deve essere) e produttore di colore. Esistono due meccanismi principali di produzione del colore nei fuochi d'artificio, nell'incandescenza e nella luminescenza.
Incandescenza
L'incandescenza è la luce prodotta dal calore. Il calore fa diventare una sostanza calda e luminosa, inizialmente emettendo infrarossi, quindi luce rossa, arancione, gialla e bianca man mano che diventa sempre più calda. Quando la temperatura di un fuoco d'artificio è controllata, il bagliore di componenti, come il carbone, può essere manipolato per essere il colore (temperatura) desiderato al momento giusto. I metalli, come alluminio, magnesio e titanio, bruciano molto intensamente e sono utili per aumentare la temperatura dei fuochi d'artificio.
Luminescenza
La luminescenza è la luce prodotta utilizzando fonti di energia diverse dal calore. A volte la luminescenza è chiamata "luce fredda" perché può verificarsi a temperatura ambiente e temperature più fredde. Per produrre luminescenza, l'energia viene assorbita da un elettrone di un atomo o di una molecola, provocando un'eccitazione, ma instabile. L'energia è fornita dal calore dei fuochi d'artificio in fiamme. Quando l'elettrone ritorna ad uno stato di energia inferiore, l'energia viene rilasciata sotto forma di un fotone (luce). L'energia del fotone determina la sua lunghezza d'onda o colore.
In alcuni casi, i sali necessari per produrre il colore desiderato sono instabili. Il cloruro di bario (verde) è instabile a temperatura ambiente, quindi il bario deve essere combinato con un composto più stabile (ad es. Gomma clorurata). In questo caso, il cloro viene rilasciato nel calore della combustione della composizione pirotecnica, per formare quindi cloruro di bario e produrre il colore verde. Il cloruro di rame (blu), d'altra parte, è instabile alle alte temperature, quindi i fuochi d'artificio non possono diventare troppo caldi, ma devono essere abbastanza luminosi per essere visti.
Qualità degli ingredienti per fuochi d'artificio
I colori puri richiedono ingredienti puri. Anche tracce di impurità di sodio (giallo-arancio) sono sufficienti per sopraffare o alterare altri colori. È necessaria un'attenta formulazione in modo che troppo fumo o residui non mascherino il colore. Con i fuochi d'artificio, come per altre cose, i costi spesso si riferiscono alla qualità. L'abilità del produttore e la data di produzione dei fuochi d'artificio influiscono notevolmente sul display finale (o sulla sua mancanza).
Tabella dei coloranti pirotecnici
| Colore | Composto |
| Rosso | sali di stronzio, sali di litio carbonato di litio, Li2CO3 = rosso carbonato di stronzio, SrCO3 = rosso brillante |
| arancia | sali di calcio cloruro di calcio, CaCl2 solfato di calcio, CaSO4·xH2O, dove x = 0,2,3,5 |
| Oro | incandescenza di ferro (con carbonio), carbone o nerofumo |
| Giallo | composti di sodio nitrato di sodio, NaNO3 criolite, Na3AlF6 |
| Bianco elettrico | metallo rovente, come magnesio o alluminio ossido di bario, BaO |
| verde | composti del bario + produttore di cloro cloruro di bario, BaCl+ = verde brillante |
| Blu | composti di rame + produttore di cloro acetoarsenite di rame (verde di Parigi), Cu3Come2O3Cu (C2H3O2)2 = blu rame (I) cloruro, CuCl = blu turchese |
| Viola | miscela di composti di stronzio (rosso) e rame (blu) |
| Argento | bruciare polvere o scaglie di alluminio, titanio o magnesio |
Sequenza di eventi
Il solo confezionamento di sostanze chimiche coloranti in una carica esplosiva produrrebbe un fuoco d'artificio insoddisfacente! C'è una sequenza di eventi che porta a un display bello e colorato. L'accensione del fusibile accende la carica dell'ascensore, che spinge i fuochi d'artificio verso il cielo. La carica dell'ascensore può essere polvere nera o uno dei moderni propellenti. Questa carica brucia in uno spazio limitato, spingendosi verso l'alto mentre il gas caldo viene forzato attraverso un'apertura stretta.
Il fusibile continua a bruciare in ritardo per raggiungere l'interno del guscio. Il guscio è pieno di stelle che contengono pacchetti di sali di metallo e materiale combustibile. Quando la miccia raggiunge la stella, il fuoco d'artificio è alto sopra la folla. La stella si stacca, formando colori luminosi attraverso una combinazione di calore incandescente e luminescenza di emissione.
