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西安煙花為何五彩繽紛?金屬元素能讓火焰著色?

發(fā)表時(shí)間:2023-12-13 訪問量:18040

煙花的化學(xué)成分大體分為四類。

     類是氧化劑,如硝酸鹽類、氯酸鹽類等。

     第二類是可燃物質(zhì),如硫磺、木炭、鎂粉和赤磷。爆竹內(nèi)的火藥是以黑色火藥為基礎(chǔ)發(fā)展而來的,一般配方是:硝酸鉀(KNO3)3克,硫磺(S)2克,炭粉(C)4.5克,蔗糖(C12H22O11)5克,鎂粉(Mg)1~2克。其中蔗糖作為氣體發(fā)生劑以增加響度,鎂為發(fā)光劑。

     點(diǎn)燃后的爆炸反應(yīng)主要是:

   (1)S+2KNO3+3C→K2S+N2+3CO2 ;△H=-707KJ/mol

    (2)2Mg+O2=2MgO

     反應(yīng)放熱并產(chǎn)生大量的氣體從而產(chǎn)生轟鳴聲,同時(shí)鎂粉燃燒生成耀眼白光。

     第三類是火焰著色物,如鋇鹽、鍶鹽、鈉鹽和銅鹽?;鹧嬷餅闊熁ㄌ峁└鞣N各樣的色彩,涉及到的原理為:電子躍遷,當(dāng)堿金屬及其鹽在火焰上灼燒時(shí),原子中的電子吸收了能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道。但處于能量較高軌道上的電子是不穩(wěn)定的,很快躍遷回能量較低的軌道,這時(shí)就將多余的能量以光的形式放出。而放出的光的波長在可見光范圍內(nèi)(波長為400nm~760nm),因而能使火焰呈現(xiàn)顏色。利用焰色反應(yīng),人們在煙花中有意識(shí)地加入特定金屬元素,使焰火更加絢麗多彩。

     第四類是其他藥物,如苦味酸鉀、聚氯乙烯樹脂、六氯乙烷、各種油脂和煙花的成分、原理及對(duì)環(huán)境的危害硝基化合物,這些物質(zhì)會(huì)造成有機(jī)污染。


煙花中煙火劑的11種主要原材料

01硝酸鉀

      硝酸鉀是強(qiáng)氧化劑。在配制煙火藥時(shí),不宜將硝酸鉀與高氯酸銨混合使用。因?yàn)橄跛徕洉?huì)與高氯酸銨發(fā)生反應(yīng),生成吸濕性很強(qiáng)的硝酸銨,如果這些藥劑中含有輕金屬粉末時(shí), 這些金屬粉末就可能受潮發(fā)熱,甚至自燃、自爆。

02氯酸鉀

     氯酸鉀特別敏感,它與有機(jī)物、硫磺、硫化物、酸類或其他易氧化的物質(zhì)混合后,受熱或受到撞擊和磨擦,均能產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒和爆炸。氯酸鉀受日光照射容易分解,生成極不穩(wěn)定的亞氯酸鉀和吸濕性很強(qiáng)的氧化鉀,亞氯酸鉀極不穩(wěn)定,如果與酸類、硫化物和有機(jī)物等混合,極易自燃或自爆。

03硝酸鋇

     常溫下硝酸鋇的化學(xué)穩(wěn)定性較好,機(jī)械感度不高,但與氯酸鉀混合,容易生成敏感性較強(qiáng)的氯酸鋇,配合制成煙火藥時(shí),有可能產(chǎn)生自燃、自爆。

04高氯酸鉀

     高氯酸鉀的化學(xué)穩(wěn)定性較氯酸鉀好,與硫化氰酸鹽混合產(chǎn)生自爆,與有機(jī)物混合具有強(qiáng)烈的爆炸性能。

05硫磺

     硫和氯酸鉀的混合物可形成爆炸性物質(zhì),敏感度很高,經(jīng)撞擊或磨擦就會(huì)爆炸,硫?yàn)闊岷碗姷牟涣紝?dǎo)體,在粉碎、碾磨時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電,引起自燃和爆炸。硫磺粉塵在空氣中會(huì)與氧形成爆炸性混合物,當(dāng)每公升空氣中含硫7毫克以上時(shí),遇到火源就會(huì)爆炸。

06鋁粉

     鋁粉易溶于稀酸,遇水或受潮會(huì)與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生高溫,如果不及時(shí)擴(kuò)散,會(huì)產(chǎn)生自燃、自爆。當(dāng)每公升空氣中含鋁粉40毫克以上時(shí),遇到火源就會(huì)爆炸。

07鎂粉

鎂粉與鋁粉一樣,受潮會(huì)產(chǎn)生自燃、自爆。當(dāng)每公升空氣中含鎂粉10~25毫克,遇到火源就會(huì)爆炸。

08鎂鋁合金粉

     一般由鎂、鋁各50%左右組成的金屬互化的,化學(xué)穩(wěn)定性比單獨(dú)的鎂粉或鋁粉要好。當(dāng)每公升空氣中含有合金粉32.5毫克時(shí),遇火源就會(huì)爆炸,受潮與水作用后生成氧化物,并放出氫氣,同時(shí)產(chǎn)生大量熱,如果不及時(shí)散熱,會(huì)自燃或自爆。

09硫化銻

      硫化銻在煙火藥中用作還原劑、助燃劑,它與氯酸鉀、高氯酸鉀的混合物敏感度很高,比硫與氯酸鉀、高氯酸鉀的混合物稍穩(wěn)定,但由于它不可避免地帶有一些二氧化硅(沙子),從而大大提高了煙火藥的機(jī)械感度。另外還有一種五硫化二銻,它是一種強(qiáng)還原劑,比三硫化二硫的感度更高。

10赤磷(又名紅磷)

     赤磷是一種強(qiáng)還原劑,在空氣中容易被氧化,并產(chǎn)生自燃,赤磷與氯酸鉀的混合物,在含水分20%的情況下,稍經(jīng)撞擊或摩擦就會(huì)自燃與爆炸。赤磷燃燒時(shí),產(chǎn)生有毒的五氧化二磷白色煙霧。用作煙火劑的赤磷,不允許有黃磷(白磷)痕跡,因?yàn)辄S磷的燃點(diǎn)很低(僅30℃),與其他藥物混合制成產(chǎn)品時(shí),很容易自燃。西安鋁鎂合金粉

11硝化棉

     硝化棉具有高度可燃性和爆炸性,其危險(xiǎn)程度根據(jù)硝化程度而定,含氮量在12.5%以上的硝化棉危險(xiǎn)性極大,遇火即燃燒。在溫度超過40℃時(shí)能加速其分解而自燃。含氮量不足12.5%的硝化棉雖然比較穩(wěn)定,但受熱或儲(chǔ)存日久,逐漸分解而放出酸,降低著火點(diǎn),亦有自燃自爆的可能。失火時(shí),嚴(yán)禁用砂土等物壓蓋,以免發(fā)生爆炸。


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