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节日的夜晚，一束束焰火凌空而起，有的仿佛天女散花，有的像孔雀开屏，五颜六色，光彩夺目。那美丽的焰火虽然只能在浩瀚的星空下留下短短几秒，但却绽开了它最美丽的笑脸，为节日增添了喜庆祥和的气氛。
焰火，从颜色看，有红、黄、蓝、绿等各种颜色，应有尽有；从个头看，每朵烟花大小不一，形态各异；还有不一样的声音伴随着这些焰火“花开花谢”。这些到底是怎么做到的？是谁让焰火有这么美丽、多姿的身影？这还归功于我们化学呢！
化学揭秘
焰火为什么有这么美丽、多姿的身影？我们与大家一起来讨论一下吧。焰火从升空到结束要让人们从视觉、听觉上得到享受，要有以下5个效应：发光效应、焰色效应、声响效应、气动效应和发烟效应。要弄清楚出现这些效果的原因，我们首先要知道烟花的基本构成。
烟花由爆炸剂、发光剂、发色剂等构成。它们在烟花上升、发光和产生美丽的焰火等方面有各自的任务。
要使烟花冲上天空，或者以不同的形状出现在夜空，就要给它提供一定的动力和能量，也就是烟花的气动效应。这就需要由爆炸剂来完成。爆炸剂是由黑火药和药引（一种易燃的物质）组成的，它们是烟花结构里面最基本的元素，也就是说，没有这一对“兄弟”，我们根本就别想看到美丽的烟花。
化学小贴士
黑火药的组成及引发爆炸的原理
黑火药是由硝酸钾、硫黄和木炭以一定比例组成的混合物，是我国古代的四大发明之一，距今已有多年的历史。
黑火药着火时，发生如下化学反应。
硝酸钾分解放出的氧气，使木炭和硫黄剧烈燃烧，瞬间产生大量的热和氮气、二氧化碳等气体。由于体积急剧膨胀，压力猛烈增大，于是发生了爆炸。据测试，大约每4g黑火药着火燃烧时，可以产生L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，从而有很多浓烟冒出，因此得名黑火药。
在燃放烟花时，我们首先要点燃引线，然后通过它引燃黑火药，发生化学反应引发爆炸，而爆炸所释放出来的能量，将发光剂和发色剂引燃，并将烟花送到高空；同时，爆炸产生的气体形成气动效应，从烟花筒的不同孔穴中喷射出来，形成形状各异的烟花。
烟花升空后，会发出明亮的光彩——发光效应，这应归功于发光剂。发光剂是由什么组成的呢？
我们先来看两张图片吧。这是金属镁燃烧前和燃烧时的图片。图（b）中镁与氧气在点燃的条件下生成氧化镁，并发出耀眼的白光。
镁条燃烧
镁与氧气反应的化学反应式如下。
这与焰火中发出的亮光是相同的，因而发光剂主要采用铝和镁这两种金属。这两种金属在燃烧时都会放出大量的热、发出非常明亮而耀眼的光。
那么，烟花为什么会有多种颜色呢？这是由烟花的焰色效应产生的。
化学小贴士
1．什么叫焰色反应？
焰色反应，也称作焰色测试及焰色试验，是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征颜色的反应。在化学上，常用来测试某种金属是否存在于化合物中。
2．为什么金属离子在火焰中灼烧会出现特有的焰色？
在常温的情况下，金属离子或原子中的电子都是固定在自己的轨道上运动。但是，在温度极高的情况下，金属离子中的电子会吸收能量跃迁到能量更高的轨道上运动，在化学中叫“被激发”。当被激发的电子重新回到自己的轨道时，就会放出一定的能量，能量一部分以光的形式释放。每一种元素都有自己特定的光谱线，因而就有特定的颜色。例如，钙离子的焰色是砖红色。
利用焰色反应，人们在制作烟花时有意识地加入了特定金属元素，使焰火的颜色更加绚丽多彩。同时根据需要，利用气动效应，可以将烟花外包装制成一些特定的孔，这样可以制成一边旋转一边喷花的“转花”；又可制成被点燃后能够连续射出各种色彩球的“魔术棍”；也可制成在空中能够构成鲜艳无比、变化无穷、各式各样花形图案的焰火等。
化学小贴士
元素发生焰色反应的火焰颜色
红色——含锶元素；绿色——含钡元素；
蓝色——含化铜元素；黄色——含钠元素；
黄绿色——含钡、锰、钼元素；
浅绿——含锑、碲、硼元素；
绿色——含铜（除卤化物外）、铅、铊元素及产生黄色和蓝色的盐的混合物；
亮蓝色——含铅或铜元素；蓝色——含砷、铟元素；
洋红色——含锶元素；红色——含锂、铷元素；
砖红色——含钙元素；紫色——含钾元素；
紫红色——含锂、铯元素及锶和铜元素的混合物；
橙色——产生红色和黄色焰色的盐的混合物。
最后，就是发烟效应的揭秘。何为烟花？就是有烟又有花，百花丛中，烟雾缭绕，是传统烟花的最高境界。“烟”是如何做到的呢？
爆炸剂的成分中有硫黄和炭，当炭不完全燃烧时就会产生烟，烟实际上就是炭和其他一些固体物质的小颗粒随爆炸和燃烧后产生的气体飘到天空中而形成的。实际上传统烟花所追求的“发烟效应”是很不环保的。没有反应完的硫黄在爆炸时发生了如下反应。
二氧化硫是一种具有刺激性的有毒气体，对空气会造成污染。这就是我们在节日里放烟花后，弥漫在空气中的那种让人很不舒服的气体。
年北京奥运会的焰火表演，突出了绿色和环保特点。全部采用了硝基化合物、多基化合物，用这些物质来代替硫黄，可以避免产生二氧化硫等对人体有害的物质。更加让人振奋的是，“奥运五环”、“笑脸”、“大脚印”等焰火都没有使用黑火药，而是使用我国自主研发的“膛压发射技术”将烟花弹送上天空的。
资料小卡片
烟花“膛压发射技术”
烟花“膛压发射技术”是指利用压缩空气代替火药让烟花弹升空的一种技术。它通过调节压力的强弱来控制烟花发射高度，使得烟花弹发射的精确度大大提高。
了解了烟花的组成和各个成分的作用后，我们再来说说烟花如何在夜空中形成我们需要的美丽的图案呢？这是可以人为控制的！
对烟花图案的控制，可以通过以下方法完成。
第一种方法：将预定的图案在装药时就安排好，发射后即在空中显示出来。例如，将火药剂等距排列成环状，在空中燃放时就会有相应的、等距排列成环的光焰炸开。因此，要在空中形成一个特定图形，只需要将火药剂预先摆出该图形的轮廓，再将同样长度的引线均匀地分布即可。
第二种方法：通过多个在不同方位单点齐射的点阵，组合形成预定图案。例如，年北京奥运会开幕式场馆——鸟巢上空打出的那颗硕大的牡丹烟花，采用的就是这种方法。为了在鸟巢上空绘制出这朵巨大的牡丹，设计人员在鸟巢棚顶选择了85个点位，每个点位负责发射出3个花蕊，通过芯片来控制起爆时间和高度。
现在，大家对夜空中的彩雨——焰火是如何形成和控制的，有一点了解了吧？那么，让我们带着对发明火焰和不断创新焰火的人们的敬意，去欣赏这一幅幅迷人的彩雨，享受这精彩的视觉盛宴吧！
