In den frühesten Tagen der Vereinigten Staaten schrieb John Adams an seine Frau Abigail über die Feier der Unabhängigkeit: "Es sollte mit Pomp und Parade gefeiert werden, mit Shews, Spielen, Sport, Waffen, Glocken, Lagerfeuern und Illuminationen von einem Ende von diesem Kontinent zum anderen von dieser Zeit an für immer mehr. " "Lagerfeuer und Beleuchtung" beziehen sich direkt auf das, was wir als Pyrotechnik und Feuerwerk kennen.
Ich bin Chemiker und Präsident der Pyrotechnics Guild International, einer Organisation, die sich für die sichere Verwendung von Feuerwerkskörpern einsetzt und diese hier in den USA verwendet, um das ganze Jahr über den Unabhängigkeitstag und andere Festivals zu feiern. Als Chemiker und jemand, der Demonstrationen für Chemiestudenten leitet, halte ich Feuerwerkskörper für ein großartiges Beispiel für Verbrennungsreaktionen, die farbiges Feuer erzeugen. Die Erfindung des farbigen Feuerwerks ist jedoch relativ neu und nicht alle Farben sind leicht herzustellen.
Frühgeschichte des Feuerwerks
Feuerwerkskörper wurden erstmals 200 v. Chr. Zufällig von den Chinesen erfunden. Aber erst eintausend Jahre später entwickelten chinesische Alchemisten 800 n. Chr. Feuerwerke. Diese frühen Feuerwerke waren größtenteils helle und laute Erfindungen, die böse Geister erschrecken sollten - nicht die farbenfrohen, kontrollierten Explosionen, die wir heute sehen. Nach einem weiteren Jahrtausend haben die Italiener herausgefunden, wie sie Farbe hinzufügen können, indem sie verschiedene Elemente in die brennbare Mischung einbringen. Das Hinzufügen des Elements Strontium zu einer pyrotechnischen Farbmischung erzeugt eine rote Flamme; Kupfer, blau; Barium, grün; und Natrium für gelb.
Zu viel oder zu wenig der Chemikalien verändern die Temperatur und damit die Wellenlänge der Farbe erheblich. Die richtige Mischung von Chemikalien erzeugt beim Zünden genug Energie, um Elektronen anzuregen und verschiedene Lichtfarben abzugeben.
Obwohl die Chemie dieser Farben nicht neu ist, scheint jede Generation von den Farben, die über den Himmel spritzen, begeistert zu sein. Wir haben jetzt eine große Auswahl an Flammenfarben: Rot, Grün, Blau, Gelb, Lila und Variationen davon.
Jede Farbe funktioniert auf die gleiche Weise. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie unterschiedliche Wellenlängen des Lichts frei, die sich als unterschiedliche Farben übersetzen.
Das perfekte blaue Feuerwerk machen
Nicht alle Farben von Feuerwerkskörpern sind gleich einfach zu erstellen. Ich glaube, einige meiner Kollegen in der pyrotechnischen Forschung und Entwicklung würden mir zustimmen, dass Blau die am schwierigsten zu produzierende Farbe ist.
Das liegt daran, dass der Abendhimmel einen Blauton hat, was bedeutet, dass die meisten Blautöne nicht so gut auftauchen. Wenn Sie versuchen, das Blau heller als den Kontrast zum Hintergrund zu machen, kann es verwaschen aussehen. Das richtige Gleichgewicht von Kupfer und anderen Chemikalien in der Flamme oder Verbrennungsreaktion erzeugt die beste blaue Flamme in einem Feuerwerk.
Ich habe dies berücksichtigt, als ich versuchte, die beste blaue Flammenfarbe zu erzeugen, die ich Pillendose Blau nenne. Es ist gerade hell genug, um sich vom Nachthimmel abzuheben, aber immer noch ein sattes Blau. Ich habe über 20 blaue pyrotechnische Formeln und eine gefunden, die diesem schwer fassbaren Farbton sehr nahe kommt.
Eine weitere Schwierigkeit bei der Erzeugung einer intensiven blauen Farbe besteht darin, dass die Chemie nicht einfach ist. Es erfordert eine Kombination mehrerer Chemikalien und des Elements Kupfer. Wenn sich Kupfer entzündet, werden die die Kupferatome umgebenden Elektronen in der Flamme angeregt und mit Energie versorgt. Wenn die Elektronen diese Energie freisetzen, erscheint sie den Beobachtern als blaues Licht. Jede Farbe funktioniert auf die gleiche Weise. Wenn sich verschiedene Elemente entzünden, setzen sie unterschiedliche Wellenlängen des Lichts frei, die sich als unterschiedliche Farben übersetzen. Wenn Sie also blaue Lichtpunkte sehen, die ein Muster am Nachthimmel erzeugen, sehen Sie wirklich angeregte Elektronen, die Energie als blaues Licht freisetzen.
Paul E. Smith, Vorlesungsdemonstrator für Chemie, Purdue Universität
