煙花中的化學(xué)知識涉及多個方面,包括煙花的成分、煙花的聲、光、色等現(xiàn)象的化學(xué)原理等。以下是對煙花中化學(xué)知識的詳細(xì)闡述:
### 一、煙花的成分
煙花的化學(xué)成分大體分為四類:
1. **氧化劑**:如硝酸鹽類、氯酸鹽類等,是煙花爆炸反應(yīng)中提供氧氣的物質(zhì),使可燃物充分燃燒。
2. **可燃物質(zhì)**:如硫磺、木炭、鎂粉和赤磷等,是煙花爆炸反應(yīng)中的燃料,與氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱和氣體。
3. **火焰著色物**:如鋇鹽、鍶鹽、鈉鹽和銅鹽等金屬化合物,它們在火焰中灼燒時會產(chǎn)生特定的顏色,這是煙花多彩顏色的主要來源。
4. **其他特效藥物**:如苦味酸鉀、聚氯乙烯樹脂、六氯乙烷等,這些物質(zhì)可能用于調(diào)節(jié)煙花的燃燒速度、產(chǎn)生煙霧或增加爆炸效果等。
### 二、煙花的聲
煙花爆炸時產(chǎn)生的聲音主要來源于火藥中的化學(xué)反應(yīng)?;鹚幹饕院诨鹚帪橹鳎浠瘜W(xué)反應(yīng)方程式為:S+2KNO?+3C=K?S+3CO?↑+N?↑。這個反應(yīng)瞬間產(chǎn)生大量的氮氣、二氧化碳等氣體,體積急劇膨脹,壓力猛烈增大,且反應(yīng)放出的大量的熱量會使溫度急劇升高,進(jìn)一步使氣體膨脹,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的推力,于是發(fā)生了爆炸,發(fā)出聲音。
### 三、煙花的光
煙花的光主要來源于金屬鎂或金屬鋁的粉末在燃燒時與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。以鎂為例,其化學(xué)反應(yīng)方程式為:2Mg+O?→2MgO。這個反應(yīng)會產(chǎn)生大量熱量,使鎂的溫度急劇升高,它將以光的形式放出能量。由于鎂以相對相等的比例發(fā)射所有可見波長,因此光看起來是白色的。其他金屬如鋁、鐵等也能產(chǎn)生類似的效果,但顏色可能不同。
### 四、煙花的色
煙花的多彩顏色主要來源于火焰著色物在火焰中的灼燒反應(yīng)。這種反應(yīng)被稱為焰色反應(yīng),其原理為電子躍遷。當(dāng)堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時,原子中的電子吸收了能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道。但處于能量較高軌道上的電子是不穩(wěn)定的,很快躍遷回能量較低的軌道,這時就將多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波長在可見光范圍內(nèi)(波長為400nm~760nm),因而能使火焰呈現(xiàn)顏色。不同金屬或它們的化合物在灼燒時會放出多種不同波長的光,在肉眼能感知的可見光范圍內(nèi),因不同光的波長不同,呈現(xiàn)的顏色也就存在差異。例如,鈉鹽在火焰中灼燒時會產(chǎn)生黃色的光,銅鹽則會產(chǎn)生藍(lán)色的光等。
### 五、煙花的危害
雖然煙花的燃放增加了節(jié)日的喜慶和熱鬧的氣氛,但也存在一些危害:
1. **空氣污染**:煙花在燃放時會放出較多空氣污染物,如SO2、NO、NO2等以及灰塵,這些氣體會引發(fā)酸雨等環(huán)境問題。
2. **人體健康影響**:當(dāng)硝煙彌漫時,這些氣體會對人體的健康造成或大或小的損傷。
3. **城市衛(wèi)生問題**:大量燃放煙花爆竹會對城市衛(wèi)生的清理帶來不便。
4. **安全隱患**:大量的煙花爆竹燃放還會帶來安全隱患,尤其是爆炸和火災(zāi)的隱患,會嚴(yán)重威脅人身安全。
因此,在燃放煙花時,需要遵守國家的相關(guān)管理條例,注意與煙花之間的安全距離,遠(yuǎn)離火種,不要在明令禁止燃放的場所燃放煙花爆竹,以防止引發(fā)火災(zāi)和人身傷害。