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舞动的电子——烟花
来源: 陕西省地质调查院实验中心 | 作者:鱼甜甜 | 时间:2023-08-29 08:56:33 | 人气:

  瑶光闪过,烟花如百花纷纷坠落,有洁白如玉,有艳红如丹。那是辛弃疾笔下的“东风夜放花千树”,是朱淑真元宵夜的“火树银花触目红”,是隋炀帝眼中的“灯树千光照,花焰七枝开”。烟花璀璨夺目,绚烂至极,装点着节日的夜空。那么,如此形色各异的烟花是怎样形成的呢?

  在烟花中,我们所看到的一切都是化学物质的作用,这些物质来自地球,是将深埋地下的矿石开采冶炼而得的。烟花由氧化剂、可燃物、显色剂组成。氧化剂主要包括硝酸盐和氯酸盐等,起到助燃、氧化放热的作用;可燃物主要包括硫磺、木炭、镁粉、赤磷等,起到燃烧、提供能量的作用;显色剂是由一些金属化合物如钠盐、锶盐、铜盐、钡盐等组成,是烟花五彩颜色的主要来源,正是它,促使烟花在空中争奇斗艳、绽放绚烂。
  当把金属化合物置入火焰中灼烧时,金属的外层电子会吸收火焰能量发生跃迁,即本来拥有稳定轨道的电子会到达一个具有更高能量的轨道上,这就好比棒球运动中的击球手挥棒击球,让本来径直飞向自己的棒球,飞向更高更远的地方。不过,跃迁后的电子并不稳定,它们会马上回到曾经较低的能量状态,吸收的能量以电磁波的形式释放,这些电磁波有些处于可见光波段,因此人们可以看到五彩缤纷的颜色。

  而不同元素原子中的电子在跃迁时,释放的电磁波能量不同,火焰的颜色也各不相同。锂的化合物在灼烧时火焰呈紫红色,钠呈黄色,钾呈紫色,钙则呈砖红色。这些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色,这种现象在化学上称为“焰色反应”。除此之外,科学家们会利用这种焰色反应来推测物质中所含的金属元素,这类型的实验称为焰色实验。在烟花中,人们则利用焰色反应,有意识地加入特定金属元素,让电子肆意地跳舞,使得我们看到如此绚丽多彩的烟花。