烟花的化学性质

编者按:这是一篇由Steve Townsend撰写的客座文章，他是北卡州立大学物理与数学科学学院的通讯主任。正好赶上7月4日!

正如200多年来的惯例，今年7月4日，全国各地的城市和城镇的天空将会爆炸庆祝。虽然没有什么能比得上一场精彩的烟火表演来庆祝美国的生日，但请记住，没有科学的帮助，这些精彩的烟火表演是不可能的。

为了纪念2012年的独立日，我们请了纳撒尼尔·芬尼(Nathaniel Finney)，北卡州立大学化学系的高级讲师，给我们讲讲是什么赋予了烟花灿烂的色彩。事实证明，烟花中的一种主要成分与普通的食品添加剂并没有太大不同。芬尼是这样告诉我们的:

“与烟花有关的最常见的‘颜色’是与高温燃烧相关的明亮白炽灯。这种白光覆盖了整个可见光谱，通常是在大气氧气存在时燃烧活性金属元素，如镁或铝，产生金属氧化物并释放大量热量的结果。

“烟花的额外颜色来自于加热不同的金属盐。金属盐是金属离子络合物的总称。氯化钠——又称食盐——是一个常见的例子，但还有许多其他种类的金属盐。大多数盐不像金属原料那样燃烧，而是在加热到高温时发光。

“当金属盐被加热时(比如通过金属镁的燃烧)，单个金属原子通过将电子移离带正电荷的原子核来吸收热量，形成所谓的激发态。这种金属的激发态可以通过发光而不是发热来释放能量，并以最快的速度“放松”它的电子，这就是热金属盐发出有色光的原因。

“不同的金属发出不同的特征颜色的光，这与该金属激发态电子的特定能量有关。在高温下，钠盐一般会发出黄色的光，而锂和锶盐会发出红色的光，钙盐会发出橙色的光，钡盐会发出绿光，铜盐会发出蓝光。必须仔细选择每种颜色的特定金属盐——有些盐对水敏感，有些盐在高温下不稳定，这些盐的组成必须专门用于烟花。”

我敢肯定，你再也不会以同样的方式看烟花或盐瓶了。