في الأيام الأولى للولايات المتحدة ، كتب جون آدامز لزوجته أبيجيل عن الاحتفال بالاستقلال ، "يجب أن يكون رسميًا مع بومب أند باريد ، مع Shews ، Games ، Sports ، Guns ، Bells ، Bonfires and Illuminations from One End لهذه القارة للآخر من هذا الوقت إلى الأمام إلى الأبد ". تشير "النيران والإضاءة" مباشرة إلى ما نعرفه باسم الألعاب النارية وعروض الألعاب النارية.
أنا كيميائي ورئيس منظمة Pyrotechnics Guild International ، وهي منظمة تروج للاستخدام الآمن للألعاب النارية وتستخدمها هنا في الولايات المتحدة للاحتفال بعيد الاستقلال والمهرجانات الأخرى على مدار العام. بصفتي كيميائيًا ، وشخصًا يقود العروض التوضيحية لطلاب الكيمياء ، أعتبر الألعاب النارية مثالًا رائعًا على تفاعلات الاحتراق التي تنتج نارًا ملونة. لكن اختراع الألعاب النارية الملونة حديث نسبياً وليس من السهل إنتاج جميع الألوان.
التاريخ المبكر للألعاب النارية
تم اختراع المفرقعات النارية لأول مرة من قبل الصينيين في عام 200 قبل الميلاد. ولكن لم يكن حتى ألف عام بعد ذلك ، طور الكيميائيون الصينيون ألعابًا نارية في عام 800 بعد الميلاد ، وكانت هذه الألعاب النارية المبكرة عبارة عن اختلافات مشرقة وصاخبة مصممة لتخويف الأرواح الشريرة - وليس الانفجارات الملونة التي تسيطر عليها اليوم. تقدم سريعًا إلى ألفية أخرى وقد توصل الإيطاليون إلى كيفية إضافة اللون من خلال تقديم عناصر مختلفة إلى المزيج القابل للاشتعال. تؤدي إضافة عنصر السترونتيوم إلى مزيج الألعاب النارية الملونة إلى إنتاج لهب أحمر ؛ النحاس والأزرق ؛ الباريوم والأخضر. والصوديوم للأصفر.
تحدث الكثير أو القليل جدًا من المواد الكيميائية تغييرات كبيرة في درجة الحرارة وبالتالي الطول الموجي للون المرئي. الخليط المناسب من المواد الكيميائية عند إشعاله ينتج طاقة كافية لإثارة الإلكترونات لإعطاء ألوان مختلفة من الضوء.
على الرغم من أن كيمياء هذه الألوان ليست جديدة ، يبدو أن كل جيل يشعر بالإثارة من الألوان المتناثرة عبر السماء. لدينا الآن مجموعة واسعة من ألوان اللهب: الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر والأرجواني ومتنوعة من هذه الألوان.
كل لون يعمل بنفس الطريقة. عندما تشتعل عناصر مختلفة فإنها تطلق أطوال موجية مختلفة من الضوء والتي تترجم على أنها ألوان مختلفة.
صنع تلك الألعاب النارية الزرقاء المثالية
ليس من السهل إنشاء جميع ألوان الألعاب النارية. أعتقد أن العديد من زملائي في البحث والتطوير في مجال الألعاب النارية يتفقون معي على أن اللون الأزرق هو أصعب الألوان التي يمكن إنتاجها.
وذلك لأن سماء المساء هي ظل أزرق ، مما يعني أن معظم البلوزات لا تظهر أيضًا. إذا حاولت أن تجعل اللون الأزرق أكثر إشراقًا على النقيض من الخلفية ، فقد يبدو باهتًا. التوازن الصحيح للنحاس والمواد الكيميائية الأخرى في تفاعل اللهب أو الاحتراق ينتج أفضل لهب اللون الأزرق في الألعاب النارية.
لقد أخذت هذا في الاعتبار عند محاولة إنشاء أفضل لون لهب أزرق ، والذي أسميه صندوق حبوب منع الحمل باللون الأزرق. إنها ساطعة بما يكفي لتبرز أمام سماء الليل ولكنها لا تزال زرقاء غنية. لدي أكثر من 20 صيغة نارية زرقاء وقد وجدت صيغة قريبة جدًا من هذا اللون المراوغ.
تتمثل الصعوبة الأخرى في إنشاء لون أزرق شديد في أن الكيمياء ليست بسيطة. يتطلب مزيجًا من العديد من المواد الكيميائية وعناصر النحاس. عندما يشتعل النحاس ، تنشط الإلكترونات المحيطة بذرات النحاس وتنشط في اللهب. عندما تطلق الإلكترونات هذه الطاقة ، يبدو للمراقبين كضوء أزرق. كل لون يعمل بنفس الطريقة. عندما تشتعل عناصر مختلفة فإنها تطلق أطوال موجية مختلفة من الضوء والتي تترجم على أنها ألوان مختلفة. لذا عندما ترى نقاطًا زرقاء اللون تخلق نمطًا في سماء الليل ، فأنت ترى الإلكترونات المتحمسة التي تطلق الطاقة كضوء أزرق.
بول إي سميث ، معيد محاضرة الكيمياء ، جامعة بوردو
