Почему салют разноцветный: химия фейерверков

Почему атомы светятся

В атоме электроны находятся на определённых уровнях энергии, как на ступеньках лестницы. При нагревании электрон получает энергию и прыгает на ступеньку выше. Там он долго не задерживается и возвращается обратно, отдавая лишнюю энергию в виде света.

Расстояния между ступеньками у каждого элемента свои. От того, какая порция энергии выделяется, зависит цвет света: большая порция даёт синий и фиолетовый, меньшая красный. Поэтому каждый элемент светится своим набором цветов, как будто у него есть собственная «подпись». Этот набор называют спектром.

По спектрам учёные узнают состав звёзд, не улетая к ним: гелий открыли в 1868 году именно по жёлтой линии в спектре Солнца, раньше, чем нашли его на Земле. Отсюда и название, от греческого «гелиос», Солнце.

Какой металл какой цвет

• Красный: соли стронция. Литий даёт малиново-красный.
• Оранжевый: соли кальция.
• Жёлтый: соли натрия. Натрий светится так ярко, что его жёлтый цвет перебивает почти все остальные.
• Зелёный: соли бария.
• Синий: соединения меди.
• Фиолетовый: калий, а в салютах смесь стронция и меди: красный с синим.
• Белый и серебристые искры: порошки магния, алюминия и титана, которые горят очень ярко.
• Золотые искры: железные опилки и древесный уголь.

Обратите внимание на натрий: его жёлтый цвет вы видите каждый день. Если посыпать солью пламя газовой плиты, оно на мгновение пожелтеет. Ведь поваренная соль это хлорид натрия. Старые уличные фонари с жёлтым светом тоже были натриевыми.

Почему синий самый трудный

Посмотрите внимательно на новогодний салют: синих вспышек в нём заметно меньше, чем красных и зелёных, и они обычно бледнее. Синий цвет долго был мечтой пиротехников.

Дело в температуре. Соединения меди, которые дают синий свет, разрушаются, если пламя слишком горячее, и вместо синего получается белёсое свечение. А если пламя холоднее, цвет слишком тусклый. Нужно держать температуру в узком диапазоне, и это сложная химическая задача. Хороший синий цвет в фейерверках научились получать сравнительно недавно. Химики до сих пор ищут новые составы, которые дают яркий синий и при этом безопаснее для людей и природы.

Как устроен салютный заряд

Салютный снаряд состоит из нескольких частей. Внизу вышибной заряд из чёрного пороха подбрасывает снаряд в небо. Внутри снаряда замедлитель, который горит несколько секунд, пока снаряд летит вверх. Наверху он поджигает разрывной заряд, и тот разбрасывает в стороны «звёздки», комочки горючей смеси с солями металлов.

Каждая звёздка содержит окислитель, горючее, связующее вещество и соль металла для цвета. Окислитель даёт кислород для горения, горючее нагревает смесь, а металл светится своим цветом. Форма взрыва зависит от того, как разложены звёздки: по кругу получится шар, в виде сердечка, получится сердце.

Порох изобрели в Китае больше тысячи лет назад, и первые фейерверки появились там же. В Россию большие праздничные огненные потехи завёз Пётр I: при нём салюты стали частью государственных праздников.

Опыт в школьной лаборатории

В школе этот принцип называют окрашиванием пламени, это одна из качественных реакций. Нихромовую проволоку смачивают раствором соли и вносят в пламя спиртовки или горелки. По цвету пламени определяют, какой металл в соли.

Тонкость: фиолетовый цвет калия легко забить жёлтым натрием, который почти всегда есть в виде примеси. Поэтому в лабораториях смотрят на пламя калия через синее кобальтовое стекло: оно поглощает жёлтый свет.

Делать такой опыт дома нельзя: соли бария ядовиты, а работа с открытым огнём требует лабораторного оборудования. Безопасные домашние опыты собраны в статье об опытах дома.

Безопасность с пиротехникой

• Покупать только сертифицированную пиротехнику в магазинах.
• Запускать вдали от домов, деревьев и людей, строго по инструкции на упаковке.
• Не подходить к заряду, который не сработал, минимум 10–15 минут.
• Детям запускать салюты только вместе со взрослыми.

Частые вопросы