Fyrverksfärgernas kemi

Att skapa fyrverksfärger är en komplex strävan som kräver betydande konst och tillämpning av fysisk vetenskap. Med undantag av drivmedel eller specialeffekter kräver ljuspunkterna som släpps ut från fyrverkerier, benämnda "stjärnor" i allmänhet en syreproducent, bränsle, bindemedel (för att hålla allt där det behöver vara) och färgproducent. Det finns två huvudmekanismer för färgproduktion i fyrverkerier, glödande och luminescens.

incandescence

Glödlampa är ljus som produceras från värme. Värme får ett ämne att bli varmt och glöda, och initialt avger infrarött, sedan rött, orange, gult och vitt ljus när det blir allt varmare. När temperaturen på ett fyrverkeri styrs kan glödet av komponenter, till exempel kol, manipuleras till den önskade färgen (temperaturen) vid rätt tidpunkt. Metaller, såsom aluminium, magnesium och titan, bränner mycket ljust och är användbara för att öka fyrverkeriets temperatur.

Luminescence

Luminescens är ljus som produceras med andra energikällor än värme. Ibland kallas luminescens ”kallt ljus” eftersom det kan uppstå vid rumstemperatur och kallare temperaturer. För att producera luminescens absorberas energi av en elektron från en atom eller molekyl, vilket gör att den blir upphetsad, men instabil. Energin tillförs av värmen från det brinnande fyrverkeriet. När elektronen återgår till ett lägre energitillstånd frigörs energin i form av en foton (ljus). Fotonens energi bestämmer dess våglängd eller färg.

I vissa fall är salterna som behövs för att producera den önskade färgen instabila. Bariumklorid (grön) är instabil vid rumstemperaturer, så barium måste kombineras med en mer stabil förening (t.ex. klorerat gummi). I detta fall frigörs klorin i värmen vid bränningen av den pyrotekniska kompositionen för att sedan bilda bariumklorid och producera den gröna färgen. Kopparklorid (blå) är å andra sidan instabil vid höga temperaturer, så fyrverkeriet kan inte bli för varmt, men måste dock vara tillräckligt ljust för att kunna ses.

Kvalitet på fyrverkeringredienser

Rena färger kräver rena ingredienser. Även spårmängder av natriumföroreningar (gul-orange) är tillräckliga för att överdriva eller förändra andra färger. En noggrann formulering krävs så att för mycket rök eller rester inte maskerar färgen. Med fyrverkerier, som med andra saker, avser kostnader ofta kvalitet. Tillverkarens färdigheter och datum då fyrverkeriet producerades påverkar den slutliga displayen (eller bristen på det).

Tabell över fyrverkerier

Färg	Förening
Röd	strontiumsalter, litiumsalter litiumkarbonat, Li2CO3 = röd strontiumkarbonat, SrCO3 = ljusröd
Orange	kalciumsalter kalciumklorid, CaCl2 kalciumsulfat, CaSO4·xH2O, där x = 0,2,3,5
Guld	glödande av järn (med kol), kol eller lampsvart
Gul	natriumföreningar natriumnitrat, NaNO3 kryolit, Na3AlF6
Elektrisk vit	vit varm metall, såsom magnesium eller aluminium bariumoxid, BaO
Grön	bariumföreningar + klorproducent bariumklorid, BaCl+ = ljusgrönt
Blå	kopparföreningar + klorproducent kopparacetoarsenit (Paris Green), Cu3Som2O3Cu (C2H3O2)2 = blå koppar (I) klorid, CuCl = turkosblått
Lila	blandning av strontium (röd) och koppar (blå) föreningar
Silver	brinnande aluminium, titan eller magnesiumpulver eller flingor

Rad av händelser

Att bara packa färgämnen i en explosiv laddning skulle ge ett otillfredsställande fyrverkeri! Det finns en händelseföljd som leder till en vacker, färgstark display. Att tända säkringen tänder lyftladdningen, som driver fyrverkeriet till himlen. Hissladdningen kan vara svartpulver eller en av de moderna drivmedlen. Denna laddning brinner i ett trångt utrymme och trycker sig uppåt när varm gas tvingas genom en smal öppning.

Säkringen fortsätter att brinna på en tidsfördröjning för att nå det inre av skalet. Skalet är förpackat med stjärnor som innehåller paket av metallsalter och brännbart material. När säkringen når stjärnan är fyrverkeriet högt över mängden. Stjärnan blåser isär och bildar glödande färger genom en kombination av glödande värme och emissionsljus.