花火はなぜカラフルなのでしょうか？花火と爆竹は実は違う

この記事の専門家：チュー・ユーハオ、北京化学工学大学博士、シノペック北京化学工業研究所エンジニア

旧正月といえば、誰もが花火や爆竹を思い浮かべるでしょう。美しい花火が黒い夜空を照らし、大きな爆竹の音が新年の強い雰囲気を醸し出し、私たちを新しい年へと導きます。

最近の花火は色鮮やかで、爆竹も多種多様になっていますが、これらの花火が何でできているか考えたことがありますか？なぜいろいろな色があるのでしょうか？花火を過剰に使用するとどのような害があるのでしょうか?今日は一緒に学んでいきましょう。

花火と爆竹の違いは何ですか？

花火と爆竹はよく一緒に考えられますが、この2つの違いは何でしょうか?

花火と爆竹の最大の違いは、爆竹には通常火薬しか含まれていないのに対し、花火には色の効果を出すために発色剤や光沢剤などの化学物質が含まれていることが多いことです。

危険性の面では、爆竹は火薬を入れて密封されており、点火すると爆発するため花火よりも危険です。

花火は何でできていますか？

花火全体の化学組成は、主に酸化剤、可燃物、発色剤、光沢剤の 4 つの部分から構成されます。

酸化剤は燃焼を促進し、酸化により熱を放出する役割を担っており、主に硝酸塩や塩素酸塩が含まれます。

可燃物には主に炭素粉末、硫黄などが含まれ、主に燃焼とエネルギー供給の役割を果たします。

発色剤は主にナトリウム塩、銅塩、バリウム塩などの金属塩で構成されており、花火のカラフルな色の主な源でもあります。

光沢剤の働きは、主にマグネシウム粉末とアルミニウム粉末が燃焼する際に発生する明るい白色光を利用して、花火をより明るく華やかにすることです。

花火にはなぜいろいろな色があるのでしょうか?

花火の色は主に、ある種の金属塩が燃焼したときに生じる特殊な炎の色から生まれます。では、なぜ燃えるとさまざまな色が出るのでしょうか?これは化学で有名な「炎色反応」であることがわかりました。

炎色反応は金属塩の燃焼を伴いますが、本質的には物理的変化です。簡単に言えば、炎色反応の原理は、金属塩が燃焼中に発生したエネルギーを光の形で放出するというものです。

金属塩の一部が燃焼すると、金属原子核の外側の電子がエネルギーを吸収し、より低いエネルギーの軌道からより高いエネルギーの軌道にジャンプします。このプロセスは不安定で可逆的です。電子が高エネルギー軌道から元の軌道に戻るとき、余分なエネルギーを光の形で再び放出します。

異なる金属塩は異なる波長の光を放出し、それが私たちの肉眼では異なる色の光として反射されます。したがって、花火にさまざまな金属塩を加えると、花火は燃焼時にさまざまな色を見せます。

赤色の花火には通常、ストロンチウム塩とカルシウム塩が添加されます。黄色の花火には主にナトリウム塩が添加されます。紫色の花火には主にカリウム塩とリチウム塩が添加されています。緑色の花火には主に銅塩やバリウム塩が添加されています。さまざまな金属塩の炎の色反応と、光沢剤のアルミニウム粉末とマグネシウム粉末が燃焼したときに生成される明るい白色光が組み合わさって、私たちの花火は最終的に鮮やかでカラフルな色を呈します。

花火を打ち上げるとどんな危険がありますか？

花火は色鮮やかで、爆竹は祭りの雰囲気を盛り上げてくれますが、近年では多くの都市がさまざまな地域で花火や爆竹の打ち上げや打ち上げを禁止する措置を導入し始めています。これは主に、花火や爆竹の過度の使用が人体や環境に多大な害を及ぼす可能性があるためです。

花火には大量の木炭、硫黄、金属酸化物粉末が含まれているため、燃焼して爆発すると二酸化炭素、窒素酸化物、二酸化硫黄などの大量の温室効果ガスや汚染物質が発生し、空気の質に深刻な影響を与えます。

同時に、花火や爆竹に含まれる金属酸化物は爆発後に空気中に浮遊して有害な粉塵を形成し、それを吸入すると人間の呼吸器や目に強い刺激を与えます。花火や爆竹を打ち上げた後に空気が悪くなるのもこのためです。

花火を打ち上げる際に発生する火災や火傷に加え、花火の爆発による騒音公害も無視できません。したがって、燃焼や花火の禁止は、住民の健康と環境保護の両方にとってプラスの意味を持ちます。

ここ2年ほど、「冷たい花火」と呼ばれるものが静かに出現した。冷花火は、発火点の低い金属粉を加え、燃焼と噴出により花火と同様の効果を実現します。

冷花火は打ち上げたときに煙はそれほど出ませんが、噴射口の温度が700～800℃近くまで上がるため、人体に火傷を負わせたり、火災を引き起こしたりしやすいです。現在、冷花火は可燃性・爆発性物品として、従来の花火や爆竹と同様の規制の対象となっており、特に注意が必要です。

花火や爆竹はお祭り気分を盛り上げてくれます

隠れた危険もある

旧正月期間中

皆様には関係する規制に従っていただきたいと思います

射撃エリアで安全に射撃する