大家有没有这样的印象?每逢重大节日或重要的活动,电视实况转播中那些施放焰火的场面:在激动人心的巨响声中,只见一束束焰火腾空而起,在人们眼中,整个城市上空似乎都被焰火给照亮,染成了五颜六色。"火树银花不夜天,兄弟姐妹舞翩跹。"这正是诗人柳亚子当年面对空前的满天焰火,抑制不住自己的喜悦,给盛况留下的一个如实写照。

的确,夜空中,簇簇盛放的焰火给天空挂满了无数的耀眼灯盏,一道道流淌着的光线,尤如那众多的流星拖着长长的尾巴,从天际间划过,给节日增添了无穷的喜庆色彩。最后一刹那,似乎世界的一切都归属于它们,整个天空都在绽放中赢得了辉煌,给我们奉献上一种"但愿燃烧为灰烬,不愿腐朽于泥土"的崇高境界。

爆竹的发明

在中国,每逢节日燃放烟花爆竹有着十分悠久的历史,"爆竹声中一岁除,舂风送暖入屠苏,千门万户瞳瞳日,总把新桃换旧符。"宋代大家王安石的《元日》,就是最好的明证。爆竹焰火带来的喜庆氛围,的确得到了我们中国人的广泛认同。

古时候,每当新的一年开始,人们总期望曲折坎坷中过去的一年,应该得以结束,于是人们就想到了用原始火光、巨响去驱赶秽气,来迎接新一年的美好生活(最早的爆竹,顾名思义就是燃烧竹子时发出的爆裂声)。再者,前人放爆竹、打焰火的习俗,是由于古代地广人稀,燃放爆竹就成了当时一种重要的信息交流方式,久而久之,逐渐演变成为一种节日的氛围。

要知道那时用来制造烟花爆竹的黑火药爆炸力很小,施放范围也不大,不大可能会对人们造成伤害。再加上自然环境强大的自净能力,能净化掉燃放时造成的细微空气污染,不至于影响到或干扰了人们的生活。

焰火来自于爆竹,而爆竹的起源,在《唐史》中有着这样的记载:"李畋,江南西道袁州府上栗麻石人氏,生于唐武德四年(公元621年)四月十八……。"据说唐太宗李世民为山鬼所缠,久治难愈,遂下诏书全国求医。年仅24岁布衣猎人李畋应诏揭榜,借用打猎土铳,采用竹筒装入硝,爆轰中驱逐山魈邪气,使皇上龙体得以康复,这就有了爆竹的雏形。

后来,李畋回乡以爆竹为业,并逐步把制造爆竹的工艺传给乡邻们,李畋造福桑梓,得到百姓的尊重,李畋遂被封为爆竹祖师。

爆竹(鞭炮)和焰火之间大同小异,二者结构中都包含有黑火药和药引。爆竹一经点燃,内部的火药体积瞬间猛然膨胀到1000多倍,然后突然炸开,以响声引人入胜。而焰火点燃后,则是通过内部的剧烈化学反应,释放出大量的光和热,带动原料中各种各样发色物质的同时燃烧,给天空呈现出无数的五彩缤纷。

焰火的原理

色彩各异的焰火,利用的正是化学中的"焰色反应"原理,因为某些金属及其化合物燃烧时,它们的金属离子会与氧分子发生剧烈氧化反应,从而释放出不同颜色的光芒。当人们把这些金属化合物作为显色剂与火药混合到一起,当黑火药在天空中引燃后爆炸,也就点燃了不同化合物的显色剂,从而释放出不同颜色的光芒。例如,金属镁或铝粉的燃烧,会发出白炽强光;硝酸锶、碳酸锶和锂一燃烧,会产生红色光芒,硝酸钠、氯化钠和硫酸钠这些钠的化合物,它们燃烧时,会形成金黄色火焰,硝酸钡燃烧能发出绿色光焰,碳酸铜与强氧化剂混合燃烧时产生蓝色光芒,碳酸铜与硝酸锶按一定比例混合,燃烧时可发出紫色光芒;硫酸铜能发出蓝光……,为了使焰火色彩更加艳丽,火药燃烧更彻底,火药中还要掺入硝酸钾、镁粉等,因为它们受热分解会释放出大量的氧来帮助燃烧。

除了化合物显色剂,人们在焰火中往往还要加入不同的辅助材料:氧化剂燃烧时产生的氧气,可以起到助燃和颜色更加鲜艳的作用,常用的氧化剂有硝酸钾、氯酸钾等。有些显色剂本身也是氧化剂,如硝酸钡、硝酸钠等。粘合剂则能将粉末状化合物压制成大小不一的发光颗粒。这些颗粒物可组成不同图案,如"向阳花"烟花,就是中间一圈放上发黄色光芒的颗粒,周围放上发绿色光芒的颗粒,在天空中炸开后,就像绿叶扶衬下的向日葵。不同配方的造粒及其适当排列的烟花一旦在空中引爆,漆黑的夜幕下盛放出的将是无数色彩鲜艳、婀娜多姿的美丽焰火。

烟花要飞得高炸得开,观赏效果才好。所以,一些礼花弹更是填充了大量用于发射以及爆炸用的黑火药。例如,一个直径20厘米的礼花弹,只有上升到约200米高空,然后爆炸,才能达到理想的表演效果。

不过,焰色反应也有一定的缺点,那就是需要高温。不要轻看焰火晚会中那点点的焰火,其实它们内在的温度是非常高的,发光发亮时的温度达到甚至超过1000℃!一般情况下,我们都是使用金属可燃物来达到这样的温度,比如说铝粉、镁粉等,铝粉燃烧时释放出的热量很高。正是这样的高温,礼花弹中的各种金属化合物才能吸收到足够的能量,促使不同的金属原子在高温下,释放出不同颜色的光芒来。

世界成语典故辞典(趣谈成语学科学)(1)

国庆70周年北京焰火晚会(视频截图)

焰火与科技

艳丽的焰火,不仅增强了节日的强烈氛围,它那"焰色反应" 的原理,同样在工业和科学领域有着很多用处。人们仿照焰火原理制成信号弹,可用于通讯联络,炼钢生产中,根据焰色反应还可判断钢水的质量……。

科学家们更从其中得到不少启发,一百多年前,德国化学家本生和物理学家基尔霍夫就是根据金属的"焰色反应",利用棱镜和放大镜,记录下不同物质的光谱特征,发明了光谱分析方法。因为,每种化学元素的光谱都有自己固有的特征,而且,光谱分析技术灵敏度特别高,所含化学元素微弱到只有30亿分之一克时,也难以躲过光谱分析技术的敏锐目光。科学家们通过对太阳的光谱分析,发现太阳也和地球一样,也含有钠、铁、铜、铅、氢等元素,天体物理学家更是通过对阳光的"焰色实验",发现了氦元素。

处于岔路口的焰火

随着时代的发展,人们对焰火的认知,今天也逐渐正在发生变化。由于工业文明的飞速发展,大气污染形势日益严峻,近年来的雾霾天气,就是人类长期忽视环境保护付出的代价。如果我们今天仍还为追求往昔那种喜庆而过度地挥霍,继续肆无忌惮的话,无疑会给本来已经不佳的大气环境雪上加霜。今天,人们已经意识到这种根深蒂固的传统习俗弊端,正在迫切中去寻求一种改变。

因为,大量燃放的现代烟花与爆竹,会释放出无数的重金属颗粒物以及有毒有害的有机酸性化合物,当重金属颗粒物和这些酸性化合物相遇,在酸的作用下,重金属元素就会转化成可溶性的化合物,它们更易进入人体的呼吸系统,一旦为人体所吸收,就会催生出多种疾病。这就是我们今天特别要关注的,那些含有pm2.5级微粒烟尘的缘由所在。

所以讲,当我们追求欢庆节日的氛围时,同样应该顾及到自身的生命健康,在延续中及时面对现实,谁也不应非得让这些岔路口上不合时宜的陋习,在我们载歌载舞的身旁肆意放纵,以至敲响我们人类自己的丧钟!

是啊,思考的人们,面对这些曾经给我们无比欢乐的焰火,相信不久的将来,终究会有所突破,作出革命性的明智抉择、直至走向改变!

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