作为中国人传统习俗，烟火爆竹是“年味”必不可少的元素。关于烟花爆竹的化学知识你知道多少呢？

火药？——传统烟花爆竹的主要成分是黑火药，含有硫磺(S)、木炭(C)、硝酸钾(KNO₃)，反应方程式为：

2KNO₃+3C+S=K₂S+N₂+3CO₂

部分烟花爆竹还含有氯酸钾KClO₃和高氯酸钾KClO₄。

颜色？——焰色反应。

制作闪光雷、电光炮、烟花炮、彩色焰火时，还要加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉及无机盐。这些金属都有焰色反应，锶盐火焰呈红色、钡盐火焰呈绿色、钠盐火焰呈黄色。 

烟花能展现出五彩缤纷的颜色，来源于制造过程中加入的特定金属化合物（或称金属盐）。这些金属盐在燃烧时会发生焰色反应，呈现出特殊的颜色。金属离子不同的化合物在燃烧时，火焰的颜色也不同，比如钠盐发黄光，锶盐发红光，钡盐发绿光等等。因此，人们很早就用焰色反应来定性分析化合物的组成。

元素的焰色反应能产生特殊的颜色

那么，焰色反应怎么会和太阳的组成联系在一起呢？这要从物理学家对太阳光的研究说起。

1666年，艾萨克·牛顿(issac newton)在家休假时进行了光的色散实验。他布置了一间暗室，在窗板上开了一个小圆孔，在小孔前放上三棱镜。他发现穿过小圆孔的太阳光在透过三棱镜后会发散，形成像彩虹一样的光斑。色散实验证明太阳光并不是单色光，而是有多种颜色的光组成的。牛顿将色散形成的色带称为光谱(spectrum)，一门全新的学科也自此诞生——光谱学。

色散实验表明太阳光是由多种颜色的光组成的 | wikimedia commons

将近100年后，来自苏格兰的托马斯·梅尔维尔(thomas melvill)将类似的实验方法用在了焰色反应上。1752年，梅尔维尔将海盐、明矾等材料加入燃烧的酒精中，用棱镜观察火焰的颜色，发现在光谱中有位置固定的黄线。后来的威廉·塔尔博特(william talbot)等人在实验中发现，每种化学元素在焰色反应中会产生自身特有的光谱线，梅尔维尔的黄线实际上是钠元素的特征谱线，来源于材料中含钠元素的杂质。

焰色反应产生的光谱线

声音？——声响效应:

为了增强声音效果，一些烟花爆竹中还会增加氯酸钾的用量。某些烟花药剂在某种容器中，被点燃后有的由燃烧转为爆燃而发出闪光的雷声；有的由于产生的气体从喷孔中能发出悦耳的哨声或笛声；有的能产生类似鸟叫或嗡子声音，我们管这种现象称之为“声响效应”。利用烟花药剂燃烧时能产生声响效应，可制造和设计出许多种烟花零部件和成品。如将黑火药系列的药剂装在纸筒中，两头压上泥塞的纸筒中，在药剂上边再扦上一根引线，引燃后会产生悦耳的哨子声或笛子声。如将高氯酸钾和铝粉等混合后装在纸筒中并封闭严实或用几层纸条缠紧成包状，用导火索点燃会产生爆炸声和耀眼的闪光。利用这些“声响效应”可制成如称为筒雷、包雷、嗡子、小鸟、哨子、笛子等部件，再采用这些部件又可以配成许多种大小烟花和空中礼花，如：小火箭的“响弹”，大型烟花的“百鸟齐鸣”，空中礼花的“雷鸣花开”等等。

黑火药敏感性强,易燃烧,火星即可点燃。黑火药的燃烧的产物大部分是二氧化碳和水,还有氮氧化物,还有少量CO、K₂CO₃、K₂SO₄等,生成物中有许多固体物质残渣。

——除了主要的黑火药燃烧的方程，我们还会在这之后闻到刺激性的味道，这是因为烟花爆竹中的硫燃烧生成二氧化硫，反应的化学方程式为：

S+O₂=SO₂

SO₂是酸雨的重要组成，SO₂是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶解于人体的血液和其他黏性液。大气中的SO₂会导致呼吸道炎症、支气管炎、肺气肿、眼结膜炎症等。同时还会使青少年的免疫力降低，抗病能力变弱。

飞行？——气动效应:

某些药剂燃烧后能产生大量的气体，能使纸制品旋转或升到空中，或连续喷出彩星，或连续射出烟花部件（如彩星、哨子等），或将壳体炸开，这些现象的产生，就是由某些烟花鞭炮药剂燃烧后产生的气动效应造成的。利用烟花药剂燃烧后能产生的“气动效应”在药剂中加入能燃烧反应剧烈和产生大量气体及有一定燃烧速度的成分，可制成能产生不同烟花效果的喷花、射珠、旋转、火箭、升空等类型的烟花，以及构成各种花形图案的空中礼花。烟花制品有时需要用某些类似猛炸药的专用爆炸药（如稻壳炸药、谷糠炸药、棉籽炸药等）。这些类似猛爆药性质的专用炸药管，被点燃后能产生大量气体，会炸开制药的外壳，并将在制药中的零部件抛出或点燃，这也是利用烟花药剂燃烧产生气动效应的一种现象，这种烟花的专用炸药广泛应用在空中礼花中，也可用在大小型烟花中。

烟雾？——发烟效应:

烟花药剂燃烧时能产生发光、焰色、声响和气动效应外，还能产生发烟效应。在含有氧化剂、可燃剂和有机染料的烟花药剂中，由于燃烧时氧化剂和可燃剂反应放出热量，使有机染料直接升华成蒸气，并在大气中冷凝成为有色烟，这种现象我们称为“发烟效应”。根据上述产生有色烟的原理，可制成各种颜色的烟云。加入酞青兰可获得兰色烟；加入碱性嫩黄可获得黄色烟；加入烟雾红可获得红色烟；加入槐黄和次甲兰可获得绿色烟。为了获得有色烟，在药剂中只能应用有机染料，不能使用金属可燃物，否则会使染粉分解。

化学材料？——烟花中烟火剂的主要原材料总结

（1）硝酸钾：

硝酸钾是强氧化剂。在配制烟火药时，不宜将硝酸钾与高氯酸铵混合使用。因为硝酸钾会与高氯酸铵发生瓜，生吸湿性很强的硝酸铵，如果这些药剂中含有轻金属粉末时， 些金属粉末就可能受潮发热，甚至自燃、自爆。

（2）氯酸钾：

氯酸钾特别敏感，它与有机物、硫磺、硫化物、酸类或其他易氧化的和物质混合后，受热或受到撞击和磨擦，均能产生强烈的燃烧和爆炸。氯酸钾受日光照射容易分解，生成极不稳定的亚氯酸钾和吸湿性很强的氧化钾，亚氯酸钾极不稳定，如果与酸类、硫化物和有机物等混合，极易自燃或自爆。常温下硝酸钡的化学稳定性较好，机械感度不高，但与氯酸钾混合，容易生成敏感性较强的氯酸钡，配合制成烟火药时，有可能产生自燃、自爆。

高氯酸钾的化学稳定性较氯酸钾好，与硫化氰酸盐混合产生自爆，与有机物混合具有强烈的爆炸性能。

（4）硫磺：

硫和氯酸钾的混合物可形成爆炸性物质，感度很高，销经撞击或磨擦就会爆炸，硫为热和电的不良导体，在粉碎、碾磨时会产生静电，引起自燃和爆炸。硫磺粉尘在人气中会与氧形成爆炸性混合物，当每公升空气中含硫7毫克以上时，遇到火源就会爆炸。

（5）铝粉：

铝粉易溶于稀酸，遇水或受潮会与水产生化学反应，产生高温，如果不及时扩散，会产生自燃、自爆。当每公升空气中含铝粉40毫克以上时，遇到火源就会爆炸。

（6）镁粉：

镁粉与铝粉一样，受潮会产生自燃、自爆。当每公升空气中含镁粉10－25毫克，遇到火源就会爆炸。

（7）镁铝合金粉：

一般由镁、铝各50％左右组成的金属互化的，化学稳定性比单独的镁粉或铝粉要好。当每公升空气中含有合金粉32.5毫克时，遇火源就会爆炸，受潮与水作用后生成氧化物，并放出氢气，同时产生大量热，如果不及时散热，会自燃或自爆。

（8）硫化锑：

硫化锑在烟火药中用作还原剂、助燃剂，它与氯酸钾、高氯酸钾的混合物敏感度很高，比硫与氯酸钾、高氯酸钾的混合物稍稳定，但由于它不可避免地带有一些二氧化硅（沙子），从而大大提高了烟火药的机械感度。另外还有一种五硫化二锑，它是一种强还原剂，比三硫化二硫的感度更高。

（9）赤磷（又名红磷）：

赤磷是一种强还源剂，在空气中容易被氧化，并产生自燃，赤磷与氯酸钾的混合物，在含水分20％的情况下，稍经撞击或摩擦就会自燃与爆炸。赤磷燃烧时，产生有毒的五氧化二磷白色烟雾。用作烟火剂的赤磷，不允许有黄磷（白磷）痕迹，因为黄磷的燃点很低（仅30摄氏度），与其他药物混合制成产品时，很容易自燃。

（10）硝化棉：

硝化棉具有高度可燃性和爆炸性，其危险程度根据硝化程度而定，含氮量在12.5％以上的硝化棉危险性极大，遇火即燃烧。在温度超过40℃时能加速其分解而自燃。含氮量不足12.5％的硝化棉虽然比较稳定，但受热或储存日久，逐渐分解而放出酸，降低着火点，亦有自燃自爆的可能。失火时，严禁用砂土等物压盖，以免发生爆炸。