Cơ chế chính của quá trình tạo màu trong pháo hoa

Tại sao pháo hoa có màu sắc rực rỡ như thế? Tạo sao pháo hoa bắn lên không trung lấp lánh đến thế? Đó là những thắc mắc của nhiều bạn đọc khi xem bắn pháo hoa. Để sản xuất pháo hoa thành công thì màu sắc của pháo hoa khi trình diễn là một phần cực kì quan trọng. Vậy cơ chế quá trình tạo màu trong pháo hoa như thế nào? Mời các bạn cùng chuyên mục hóa học đời sống tìm hiểu màu sắc pháo hoa nhé!

Tạo ra màu sắc pháo hoa là một nỗ lực phức tạp, đòi hỏi nghệ thuật và ứng dụng khoa học vật lý đáng kể. Không bao gồm thuốc phóng hoặc hiệu ứng đặc biệt, các điểm phát ra ánh sáng từ pháo hoa , được gọi là 'sao', thường yêu cầu chất tạo ôxy, nhiên liệu, chất kết dính (để giữ mọi thứ ở vị trí cần thiết) và chất tạo màu. Có hai cơ chế chính của quá trình tạo màu trong pháo hoa, sự phát quang và sự phát quang .

1. Cơ chế sợi đốt

Sự phát sáng là ánh sáng sinh ra từ nhiệt. Nhiệt làm cho một chất trở nên nóng và phát sáng, ban đầu phát ra tia hồng ngoại, sau đó phát ra ánh sáng đỏ, cam, vàng và trắng khi nó ngày càng nóng hơn. Khi nhiệt độ của pháo hoa được kiểm soát, sự phát sáng của các thành phần, chẳng hạn như than, có thể được điều chỉnh để có màu sắc mong muốn (nhiệt độ) vào thời điểm thích hợp. Các kim loại, chẳng hạn như nhôm, magiê và titan, cháy rất sáng và rất hữu ích để tăng nhiệt độ của pháo hoa.

2. Cơ chế của sự phát quang

Hiện tượng phát quang là hiện tượng có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó thì sẽ có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong một miền ánh sáng nhìn thấy.

Sự phát quang là ánh sáng được tạo ra bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng khác ngoài nhiệt. Đôi khi sự phát quang được gọi là 'ánh sáng lạnh' vì nó có thể xảy ra ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ mát hơn. Để tạo ra sự phát quang, năng lượng được hấp thụ bởi một điện tử của nguyên tử hoặc phân tử, khiến nó trở nên kích thích, nhưng không ổn định. Năng lượng được cung cấp bởi sức nóng của pháo hoa đang cháy. Khi electron trở về trạng thái năng lượng thấp hơn, năng lượng được giải phóng dưới dạng một photon (ánh sáng). Năng lượng của photon quyết định bước sóng hoặc màu sắc của nó.

Sự phát quang của pháo hoa trong lọ

Trong một số trường hợp, các muối cần thiết để tạo ra màu mong muốn không ổn định. Bari clorua (màu xanh lá cây) không bền ở nhiệt độ phòng, vì vậy bari phải được kết hợp với một hợp chất ổn định hơn (ví dụ, cao su clo hóa). Trong trường hợp này, clo được giải phóng trong nhiệt độ đốt cháy chế phẩm pháo hoa, sau đó tạo thành bari clorua và tạo ra màu xanh lục. Mặt khác, clorua đồng (xanh lam) không bền ở nhiệt độ cao, vì vậy pháo hoa không thể quá nóng, nhưng phải đủ sáng để có thể nhìn thấy được.

3. Chất tạo màu trong pháo hoa

Màu sắc của pháo hoa đa dạng là do phản ứng của nhiều muối của kim loại khác nhau, diễn ra đồng thời. Nguyên nhân là các phân tử kim loại bao gồm có hạt nhân và các điện tích quay xung quanh. Khi được đốt nóng, các electron chuyển động chuyển động nhanh hơn, chuyển sang trạng thái kích thích ở mức năng lượng khác nhau nên có màu sắc đặc trưng. Bảng thành phần hóa học của các nguyên tố để tạo màu trong pháo hoa như sau:

Bảng màu chất tạo màu trong pháo hoa
Màu sắc	Hợp chất
màu đỏ	muối stronti, muối liti cacbonat liti, Li2CO3 = đỏ stronti cacbonat, SrCO3 = đỏ tươi
trái cam	muối canxi clorua canxi, canxi sunfat CaCl2, CaSO4 · xH2O, trong đó x = 0,2,3,5
Vàng	sợi đốt bằng sắt (với cacbon), than, hoặc đen đèn
Màu vàng	hợp chất natri natri nitrat, NaNO3 criolit, Na3AlF6
Điện trắng	kim loại nóng trắng, chẳng hạn như magiê hoặc nhôm oxit bari, BaO
màu xanh lá	hợp chất bari + clo sản xuất bari clorua, BaCl2 + = xanh lục sáng
Màu xanh da trời	hợp chất đồng + nhà sản xuất clo đồng axetoarsenit (Xanh Paris), Cu3As2O3 Cu(C2H3O2)2 = đồng xanh lam (I) clorua, CuCl = xanh lam ngọc
Màu tía	hỗn hợp của hợp chất stronti (đỏ) và đồng (xanh)
Bạc	đốt nhôm, titan, hoặc bột magiê hoặc mảnh

Lời kết

Màu tinh khiết yêu cầu thành phần nguyên chất. Ngay cả một lượng nhỏ tạp chất natri (vàng cam) cũng đủ để chế ngự hoặc làm thay đổi các màu khác. Cần phải có một công thức cẩn thận để quá nhiều khói hoặc cặn không che được màu. Trên đây là màu sắc của pháo hoa trên cơ sở kiến thức hoa học để giải thích các hiện tượng xảy ra khi bắn pháo hoa. Chúc các bạn đọc vui vẻ!