- Цвета в фейерверке
Пиротехника — самостоятельная отрасль по изготовлению различных устройств, употребляемых для производства фейерверков, сигнальных и зажигательных средств, ракет и пр. В состав пиротехнической смеси входят источник кислорода (окислитель) и горючее вещество (восстановитель). Они представляют собой отдельные твердые химические реагенты, которые должны быть механически смешаны.
Современная пиротехника является частью прикладной химии и занимается вопросами приготовления и изучения различных химических веществ и составов, образующих при сгорании цветные огни и дымы, а также производящих зажигательное и осветительное действие или создающих звуковой эффект.
Наиболее известным пиротехническим эффектом фейерверка являются «брызги» света. Их цвет зависит от длины волны излучения. Видимый свет представляет собой электромагнитное излучение в диапазоне длин волн от 380 до 780 нм (I им 10 - 9 м). Свет с наибольшей длиной волны воспринимается глазом как красный, а свет с наименьшей длиной волны как фиолетовый. Светящийся объект виден как белый, если излучает во всем видимом спектре. Если большая часть световой энергии излучается в пределах узкой полосы длин волн, то цвет такого излучения будет соответствующим данному участку спектра.
Пиротехнические составы излучают свет при трех основных процессах: температурном (тепловое излучение абсолютно черного тела), атомарном и молекулярном излучении. Температурное свечение имеет место в случае с нагреванием в пламени твердых тел или жидких частиц до высоких температур. Горячие частицы излучают в широком спектре, освобождаясь при этом от избыточной энергии. Чем выше температура, тем короче длина волны излучаемого света. Интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени температуры пламени, поэтому незначительное повышение температуры приводит к резкому усилению яркости.
Осветительные ракеты содержат в своем составе в качестве горючего химически активный металл типа магния. Твердые частицы оксида, образующиеся при окислении металла, нагреваются до температуры более 3000°С — до «белого каления». Смесь перхлората калия и мелкого алюминиевого или магниевого порошка гарантируют яркое вспыхивание белого света. Составы, сходные этому, для «фотовспышек» или «вспышек с грохотом» обширно используются, начиная от приготовления шутих до разработки специализированных эффектов на концертах рок-музыки и молниеносного освещения во время ночной фотографической съемки. Такого плана производные выделяют яркую вспышку, аналогичную той, которой обыкновенно оканчивается разрыв пироснаряда для фейерверка.
В пиротехнике используются разные огненные цвета: белый, зеленый, красный, желтый, голубой. Чтобы получить необходимую окраску для пламени применяют соли разных металлов, а именно цветопламенные добавки. Для составов красного огня используются соли стронция: нитрат, карбонат, оксалат стронция. Желтый огонь дают составы с солями натрия: криолитом, кремнефтористого натрия, оксалата натрия, бура и др. Для получения составов зеленого огня применяются соли бария совместно с носителями хлора: хлорат бария, нитрат бария с хлорсодержащими веществами. Иногда в качестве носителя хлора выступает каломель. Он также делает составы хлората натрия менее чувствительными, однако и менее стойкими становятся составы, нежели в других рецептурах, в связи с этим она используется довольно редко. Голубой огонь, или светло-синий, дают составы с соединениями меди, к примеру, с роданистой медью, углекислой медью, окисью меди, медным порошком.
Цветопламенные добавки имеют ряд общих требований:
1) Яркий свет необходимого цвета при горении состава,
2) Затраты кислорода на добавку при горении должны быть минимальными,
3) Должны отсутствовать примеси металлов, которые могут окрасить пламя в другой цвет,
4) Составы с такой добавкой должны иметь высокую стойкость и малую чувствительность,
5) Важно, чтобы сырье и производство добавки было отечественным и ее получение было недорогим.
Создающие цвет соединения в сочетании с соответствующими горючими компонентами и окислителями способны создавать специальные эффекты. Например, переходные цвета (оранжевый, лиловый, фиолетовый) образуются при совместном свечении излучателей, образующихся в пламени. Каскады красных искр обязаны своим цветом присутствию в смеси карбоната стронция (излучающего красный свет) и гранул алюминия (создающих искры).
Пиротехника прочно вошла в оформление концертов, эстрадных шоу. Многовековая традиция устройства фейерверков продолжает увлекать людей, несмотря на конкуренцию со стороны различных «цвето-музыкальных» представлений, концертов и выступлений. Как мы видим, нынешние технические возможности еще не нашли замену пиротехнике, способную окрасить ночное небо яркими и искрящимися фонтанами света.