觀絢爛焰火，學原子知識

彭現省

每逢重大的節日，祖國大地到處都披上了節日的盛裝，特別是在許多大中城市，節日的夜晚更加美麗迷人。但更令人著迷的是燃放的焰火、釋放的禮花，構成了火樹銀花不夜天，給人們帶來了無限的樂趣與歡樂。

這些焰火、禮花，有的像盛開的玫瑰，濃艷欲滴，令人遐想;有的如早春的玉蘭，潔白素雅，使人留戀;有的似菊花盛開，千姿百態，叫人贊嘆;有的如千流奔瀉，氣勢恢宏，令人神往。靜謐的夜空，繁花似錦，色彩斑斕，氣象萬千，使人目不暇接。啊！好一座美麗的空中百花園。

焰火、禮花為什么會有這種神奇的本領呢？也許你會大吃一驚，原來是我們每天必吃的食鹽，還有其他一些金屬鹽，如硝酸鋇、硝酸鍶、硫酸銅等在大顯神威。而事實上，真正起作用的是鈉、鍶、鋇、銅等金屬陽離子，就是它們在大顯身手、大放異彩，裝點著節日的夜空。

要深入探究這個問題，必須從原子結構說起。

奇妙的原子結構

原子雖然很小，但其內部結構卻比較復雜。

原子是由原子核和核外電子組成的。原子核帶正電，體積很小，幾乎集中了原子的全部質量，可它總是那么矜持、那么穩重，喜靜不喜動，不參與化學反應。

電子處于原子核的外圍，它們帶負電，質量極小，時刻繞原子核做高速旋轉，并且它們各有各的運動軌道。通常情況下，它們比較安分，各行其“道”，不善于“串門”，由內層到外層，層層繞核翩翩起舞。可是，一旦有風吹草動，它們就變得活潑好動。特別是最外層的電子，一有機會就會溜走。當原子失去帶負電的電子，它就變成了帶正電的陽離子;當原子得到電子，它就變成了帶負電的陰離子。原子的內層電子也并不十分安分守己，它們也很想到外層周游觀光，看一看大千世界。可是，原子核卻把它拉得緊緊的，使它欲“跑”不能，欲“逃”無力。此時，如果有誰助它一臂之力，給它以足夠的能量，它也可以掙脫原子核的束縛，從內層跳到外層，這就是電子的“激發”。

雖說電子不大安分，但它也很“規矩”，不“自私”。因“思念故鄉”，有時它也會把得到的能量奉獻出來，此時它又會“重返故里”。它從外層返回內層時，釋放能量，就會發出我們可以看到的光。

知道了這些，上述問題就很容易回答了。

多彩焰火的科學解讀

焰火的組成包括火藥、發色劑、發光劑等，其中最具魅力的當數發色劑，正是它使焰火在空中爭奇斗艷。某些金屬或它們的化合物在高溫灼燒時，會呈現出各自固有的特征顏色，還會發出耀眼的光。利用這種焰色反應，人們在制作時有意識地加入特定金屬元素，就可制成色彩變化無窮的焰火了。鈉黃光有迎春花般的黃色，鍶紅光呈現出玫瑰色的紅，鉀光呈淺紫色，鋇光呈黃綠色，鎂燃燒則會發出耀眼的白光。剎那間，各種顏色交織在一起，萬紫千紅，五彩繽紛，十分壯觀。

焰火中除了這些發色劑，還有許多燃燒劑。燃燒劑被點燃后，可為金屬陽離子中的電子提供能量。鈉、鍶、鉀、鋇等離子中的電子吸收了這些能量，就由內層軌道激發躍遷到外層軌道，在返回內層軌道時，又放出能量，從而發出不同波長的光，就有了上述的特定顏色。常見的有機燃燒劑有蔗糖、木炭等，無機燃燒劑主要有鎂、鋁、鐵、鋅等金屬粉末及硫、磷、硒等非金屬粉末。

焰火中還常用硝酸鉀、氯酸鉀、過氯酸鉀等作為助燃劑，這些物質受熱分解時會放出大量的氧，可促使燃燒加劇。為使火藥能在較低的溫度下快速引爆，還常要摻入催化劑（如0.1%氧化錳、氧化銅等）。