揭秘烟花：从黑火药到绚丽夜空的化学之旅

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@小白创作中心

揭秘烟花：从黑火药到绚丽夜空的化学之旅

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来源

https://www.asynt.com/zh-CN/blog/the-chemistry-of-fireworks/

烟花，作为庆祝活动中的重要元素，不仅带来了视觉上的享受，更蕴含着丰富的化学知识。从古代炼金术士的意外发现，到现代绚丽多彩的烟花表演，其发展历程充满了科学的魅力。本文将为您揭示烟花背后的化学原理，以及如何安全地欣赏这一美丽的传统艺术。

烟花化学的发展可以追溯到中国炼金术士发明黑火药的时代。当时，炼金术士用一种天然盐硝酸钾（又称硝石）做实验，发明了黑火药。讽刺的是，他们当时正在寻找一种长生不老药。但在处理和加热这种敏感物质时，他们不可避免地发现了它的爆炸性。已知最早使用火药作为武器的记载可以追溯到 1046 年的中国，当时描述了一种弹射式手榴弹、一种燃烧弹和一种烟雾弹。宋朝皇帝于 1067 年禁止向外国人出售硝石和硫磺，并将火药生产国有化。

马可波罗有时因将火药带到欧洲而受到赞誉，但这不太可能。当欧洲人在十字军东征期间入侵中东时，他们遇到了穆斯林军队使用的火药武器。尽管有政府控制并试图对配方保密，但火药通过丝绸之路从中国到达穆斯林世界的时间可能远远早于马可波罗在 1200 年代末的旅程。英国哲学家罗杰·培根（1217-1292）被认为是第一个描述火药和烟花的西方人。到了 1300 年代中期，欧洲军队开始使用简陋的大炮和其他火药武器。

颇具讽刺意味的是，我们随后沿着一条道路来到了使用这种物质来创作生动的画作，并在夜空中发出明亮的彩色灯光！

如今，庆祝活动中燃放烟花的频率如此之高，以至于人们很容易忘记它们是危险的爆炸物。美国每年有超过 8,000 人因个人使用烟花而受伤。近一半的受害者是儿童。三分之一的伤害是由非法获得的烟花造成的，烧伤占一半。（普通烟花的燃烧温度超过 1000°C！）国家烟花安全委员会提供有关如何安全、负责任地处理消费者烟花的宝贵信息。在 Asynt，安全对我们来说至关重要，我们一直在寻找提供任何可能的额外服务的方法安全性给我们的客户带来好处；我们所有的产品是否自动包含耐热手柄干同步加热底座或产品安全屏、过滤柜、甚至实验室外套！

烟花的不同颜色是由其成分的化学性质决定的

所以——最酷的一点——颜色！这些颜色是通过加热金属盐（例如氯化钙或硝酸钠）产生的，会发出特有的颜色。每种元素的原子吸收能量并将其以特定颜色的光形式释放。原子吸收的能量将其电子从最低能态（称为基态）重新排列到较高能态（称为激发态）。当电子下降到较低能态并最终下降到基态时，激发态的多余能量以光的形式发射出来。发射的能量的大小是元素的特征，并且能量的大小决定了发射的光的颜色。例如，当硝酸钠被加热时，钠原子的电子吸收热能并被激发。这种高能激发态持续的时间并不长，钠原子的激发电子很快释放出能量，大约为200 kJ/mol，这就是黄光的能量。

释放的能量大小因元素而异，由特定波长的光决定。较高的能量对应较短波长的光，其特征颜色位于可见光谱的紫色/蓝色区域。较低的能量对应较长波长的光，位于光谱的橙色/红色端。