一、爆竹中的化学
在中国民间有“开门爆竹”一说。即在新的一年春节到来之际，家家户户开门的第一件事就是燃放爆竹，以“噼里啪啦”的爆竹声除旧迎新。春节燃放爆竹的同时，民间还喜欢放烟花。烟花没有爆竹清脆的声响，但却有变幻无穷、色彩纷呈的图案。绚丽多彩的烟花与声声爆竹相辉映，将节日的夜空装点得热闹非凡。
我国人民燃放烟花爆竹已有二千多年历史。每逢喜庆日子，人们为了增加节日的欢乐气氛，燃放烟花爆竹。
爆竹的主要成分是什么？
烟花在空中爆炸时，为什么会绽放出五彩缤纷的火花？
爆竹的主要成分是黑火药，含有硫磺、木炭粉、硝酸钾，有的还含有氯酸钾。制作烟花时是在火药中按一定配比加入镁、铝、锑等金属粉末和锶、钡、钠等金属化合物制成的。
由于不同的金属和金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色，所以烟花在空中爆炸时，便会绽放出五彩缤纷的火花。
炮竹的成分 炮竹的主要成分是黑火药，即硫磺、木炭粉、硝酸钾，有的还含有氯酸钾。制作闪光雷、电光炮、烟花炮、彩色焰火时，还要加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉及无机盐。这些金属都有焰色反应，锶盐火焰呈红色、钡盐火焰呈绿色、钠盐火焰呈黄色。 由此可见大多数的的烟花颜色是由于焰色反应而形成的，而爆炸的原理又是什么呢？ 黑火药着火时，发生如下化学反应： 2KNO3+ S + 3C = K2S + N2 ↑+ 3CO2 ↑ 硝酸钾分解放出的氧气，使木炭和硫磺剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸，据测，大约每4克黑火药着火燃烧时，可以产生280升气体，体积可膨胀近万倍。在有限的空间里，气体受热迅速膨胀引起爆炸。 在爆炸时，固体生成物的微粒分散在气体里，所以产生大量的烟。由于爆炸时有K2S固体产生,往往有很多浓烟冒出，因此得名黑火药。黑火药属民用爆炸物品,爆燃瞬间温度可达1000C以上，破坏力极强。 黑火药敏感性强,易燃烧,火星即可点燃。黑火药的燃烧的产物大部分是二氧化碳和水，还有氮氧化物，还有少量CO、K2CO3、K2SO4和K2S2等，生成物中有许多固体物质残渣。 然而除了主要的黑火药燃烧的方程，我们还会在这之后闻到刺激性的味道，这是因为烟花爆竹中的硫燃烧生成二氧化硫，反应的化学方程式为： S+O2=SO2 SO2是酸雨的重要组成，SO2是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶解于人体的血液和其他黏性液。大气中的SO2会导致呼吸道炎症、支气管炎、肺气肿、眼结膜炎症等。同时还会使青少年的免疫力降低，抗病能力变弱。SO2在氧化剂、光的作用下，能生成硫酸盐气溶胶，硫酸盐气溶胶能使人致病，增加病人死亡率。根据经济合作发展组织（OECD）的研究 ，当硫酸盐年浓度在10μg/m3 左右时，每减少10%的浓度能使死亡率降低0.5%； SO2还能与大气中的飘尘黏附，当人体呼吸时吸入带有SO2的飘尘，会使SO2的毒性增强。研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。SO2对金属，特别是对钢结构的腐蚀。每年给国民经济带来很大的损失。据估计，工业发达国家每年因为金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%～4%。
二、五彩缤纷的烟花
过春节时，家家户户都喜欢烟花。烟花是由筒壳体（纸、塑料、薄金属片等材料制成），烟火剂，封口物质，附件（如尾翼底座、横担、轴、杆），点火装置（如引线、擦火板、电点火头等）组成。它利用烟火剂燃烧或爆炸时产生的光、色、音响、气动、发烟等效 应，使烟花成为一种供观赏品。
烟花是在火药（主要成分为硫黄、炭粉、硝酸钾等）中按一定配比加入镁、铝、锑等金属粉末和锶、钡、钠等金属化合物制成的。由于不同的金属和金属离子在燃烧时会呈现出不同的颜色（即“焰色反应”），所以烟花在空中爆炸时，便会绽放出五彩缤纷的火花。例如，铝镁 合金燃烧时会发出耀眼的白色光；硝酸锶和锂燃烧时会发出红色光；硝酸钠燃烧时会发出黄色光；硝酸钡燃烧时则会发出绿色光。
除了金属和金属化合物外，人们还会在烟花里加入不同剂量的氧化剂、助光剂和黏合剂。
氧化剂在燃烧时会产生大量氧气，起到助燃和使烟花颜色更加鲜艳的作用；
助光剂能大大提高烟花的亮度；
黏合剂则用来将粉末状的化合物组成大小不一的光剂颗粒。
如果把这些颗粒按一定的规则排列，就可以制成不同图案的烟花。如“向阳花”中间一圈放上发黄色光的颗粒，周围放上发绿色光的颗粒，到天空爆炸后，就会形成一朵绿叶扶衬的向日葵，美丽极了。
炮竹爆炸烟花燃放的过程，实际上是一些化学物质发生剧烈化学反应，瞬间发光发热的过程，其间伴随着很多有毒污染气体、粉尘的产生。
焰色反应：
钠（Na）：黄 锂（Li）：紫红 钾（K）：浅紫 铷（Rb）：紫 铯（Cs）：紫红 钙（Ca）：砖红色 锶（Sr）：洋红 铜（Cu）：绿 钡（Ba）：黄绿
烟花的原理 一、发光效应 发光效应是烟花药剂的一种主要效应。无论是能起照明作用的照明剂，还是能产生亮星的药剂，能产生一闪一熄的效果药剂，它们所产生的烟花效果都离不开发光效应。 利用烟花药品剂燃烧后产生的发光效应，在药剂中如增加金属粉（如铝粉、镁铝合金粉等）在药剂燃烧时即可生成固体和液体生成物，则离解出大量的光能和热辐射，发光强度有数十万国际烛光，温度可达数千度。烟花药剂就是利用这种发光效应而起到照明作用的。再利用这种发光作用，可制造出大小不一和形状不同的各种照明灯（弹）。 有的药剂被点燃后除了能产生一定光色外，还能在光截体中喷出许多金黄色或钢色，或是白色的亮星，把这种现象称为“喷波”（或拉波）。这种现象的产生也是利用发光效应。当将硬木炭粉或铝粉、铁粉加入药剂中，燃烧后有一些颗粒在光截体中没有完全燃尽被喷出，这些被喷出的颗粒再遇见空气中的氧，就会发生第二次燃烧反应，从而产生不同颜色和一定亮度。硬木炭粉可产生金黄色小星；铁粉可产生钢兰小星；铝粉可产生白色小亮星，利用喷波的作用，即可制造出各种烟花形象，如可制成金黄色、白色、钢兰色的各种喷花；或能产生乱窜的蝌蚪游水般的零部件（称为曲率）以及翻跟头的部件（称为绣球）等等。
二、焰色效应
烟花药剂燃烧时除了能发光外，还要产生不同颜色的火焰。火焰颜色是由于烟花药品剂燃烧时，它的各组成成分间起了某种化学反应生成了某些原子或分子，这些分子或原子以一定的频率振动，在可见光谱范围内呈现一定波长的谱带或谱线，从而使火焰着色成为有色火焰，这种现象称为“焰色效应”。 根据产生焰色效应的原理，可以制成各种颜色的火焰，其办法即是在烟花药品剂中，加入一些能使药剂燃烧时火焰能染成需要颜色的物质。例如：红色火焰是利用氯化锶的分子辐射光谱；绿色火焰是利用氯化钡、氧化钡的分子辐射光谱；兰色火焰是利用氯化铜分子辐射光谱。橙色和紫色火焰则是利用光谱色混合规律而创造出来的，用红色光和黄色光可配成橙色光；用红色光和兰色光可配制成紫色光。采用这些燃烧后能产生有火焰的药剂，可制成各种色彩鲜艳的发光体（如药柱、药球、药粒），可制成一面旋转一面喷花的转花；可制成被点燃后连续射出各种色彩球的魔术棍；可制成在空中构成非常鲜艳无比、变化无穷的各式各样的花形图案等等。
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2025-4-4 10:16:23
