Pháo hoa là một phần không thể thiếu trong các lễ hội, từ đêm giao thừa đến ngày Quốc Khánh 4 Tháng Bảy, và màu sắc rực rỡ của những tràng pháo thắp sáng bầu trời đêm trong một cảnh tượng ngoạn mục.
Vậy bạn có bao giờ tự hỏi những sắc đỏ, xanh lam và vàng rực rỡ đó được tạo ra như thế nào chưa? Bí mật nằm ở sự kết hợp hấp dẫn giữa hóa học, vật lý và một chút nghệ thuật pháo hoa. Tất cả đều nhờ vào việc bổ sung các muối kim loại, những thành phần chính tạo nên màu sắc.
Mỗi quả pháo hoa được kết tạo từ những viên bi nhỏ, giống như hạt cườm, được gọi là “sao.” Những ngôi sao này được chế tác tỉ mỉ và chịu trách nhiệm tạo ra những sắc màu rực rỡ trên bầu trời. Mỗi ngôi sao là một gói hóa học nhỏ chứa muối kim loại, chất oxy hóa, nhiên liệu và chất kết dính.
Muối kim loại là thành phần quyết định màu sắc. Khi pháo hoa nổ, nhiệt độ cao sẽ kích hoạt phản ứng hóa học bên trong các ngôi sao, khiến các ion kim loại phát sáng. Quá trình phát xạ nguyên tử này là nguyên lý tạo nên màu sắc của ngọn lửa khi một số kim loại bị đốt cháy.
Bảng tuần hoàn pháo hoa
Các loại muối kim loại khác nhau tạo ra các màu sắc khác nhau và các nhà hóa học pháo hoa có một bảng màu các nguyên tố để lựa chọn. Ví dụ, để tạo ra màu đỏ rực rỡ, họ sử dụng strontium carbonate. Hợp chất này, khi được đun nóng, phát ra ánh sáng đỏ thẫm rực rỡ. Pháo hoa màu cam có ánh sáng ấm áp từ calcium chloride, trong khi màu vàng tươi đạt được từ sodium nitrate.
Màu xanh lá cây và xanh lam, một số màu được săn đón nhất, được tạo ra lần lượt từ barium chloride và copper chloride. Màu xanh lam nổi tiếng khó tạo ra vì nó đòi hỏi một nhiệt độ cao và ổn định, khiến nó trở thành một màu không dễ hoàn thiện. Để tạo ra màu tím, các nhà hóa học không chỉ dựa vào một loại muối kim loại duy nhất.
Thay vào đó, họ khéo léo trộn muối stronti tạo màu đỏ với muối đồng tạo màu xanh lam, giống như một nghệ sĩ pha màu đỏ và xanh lam để tạo ra màu tím. Một số pháo hoa còn có màu vàng lấp lánh, thường được làm bằng cách sử dụng mạt sắt hoặc than củi, tạo ra những tia lửa phát sáng trong thời gian dài, thường kéo tận xuống mặt đất.
Hành trình của pháo hoa từ ống pháo đến một loạt các màu sắc là một chuỗi sự kiện được tính toán thời gian cẩn thận. Nó bắt đầu bằng việc kích hoạt bộ phận nâng, một túi nhỏ chứa bột đen nằm ở đáy vỏ pháo hoa. Khi ngòi nổ được châm, bộ phận nâng sẽ bốc cháy, tạo ra một vụ nổ mạnh đẩy vỏ pháo lên cao.
Khi vỏ pháo bay lên, một bộ phận ngắt thời gian riêng biệt bên trong vỏ pháo bắt đầu cháy. Bộ phận ngắt này được hiệu chỉnh để cháy trong một khoảng thời gian nhất định, bảo đảm vỏ pháo đạt đến độ cao tối đa trước khi phát nổ. Vào đúng thời điểm, ngòi nổ bên trong này sẽ đốt cháy thuốc nổ, một hỗn hợp khác. Điều này khiến lớp vỏ vỡ ra và phân tán hàng trăm ngôi sao bên trong. Các ngôi sao bị đẩy ra ngoài một cách mạnh và nhanh, sau đó bốc cháy, rồi nhiệt độ cao kích hoạt phản ứng hóa học tạo ra màu sắc đặc trưng của pháo hoa, tô điểm bầu trời đêm bằng một màn trình diễn rực rỡ.
Đối với pháo hoa có thể đổi màu giữa không trung, quá trình này còn khéo léo hơn. Những hiệu ứng đa sắc này đạt được bằng cách xếp lớp các ngôi sao với các hợp chất hóa học khác nhau. Một ngôi sao còn có hợp chất đồng chloride phủ bên ngoài cho màu xanh lam và lõi bên trong chứa hợp chất strontium carbonate cho màu đỏ.
Lần nổ ban đầu sẽ đốt cháy lớp ngoài, tạo ra ánh sáng xanh lam rực rỡ. Khi ngôi sao tiếp tục cháy, nó sẽ thiêu rụi lớp ngoài và cuối cùng chạm đến lõi bên trong, sau đó bùng cháy tạo ra hiệu ứng màu đỏ. Thiết kế thông minh này tạo ra hiệu ứng hình ảnh sống động và hấp dẫn, tăng thêm phần kỳ diệu cho chương trình.
(Theo Mentalfloss)
