Пиротехнический краситель — это химическое соединение , которое заставляет пламя гореть определенным цветом . Они используются для создания цветов в пиротехнических составах, таких как фейерверки и цветные огни . Цветообразующие вещества обычно создаются из других химических веществ в ходе реакции. Обычно используются соли металлов; элементарные металлы используются редко (например, медь для синего пламени).
Цвет пламени зависит от катиона металла; анион соли имеет очень мало прямого влияния. Анионы, однако, влияют на температуру пламени, как увеличивая ее (например, нитраты, хлораты), так и уменьшая ее (например, карбонаты, оксалаты), косвенно влияя на яркость и блеск пламени. Для добавок, понижающих температуру, предел красителя может составлять около 10–20 мас.% от состава. [1]
Вот некоторые распространенные примеры:
Несмотря на большое количество доноров ионов металлов, они служат для образования лишь немногих видов атомов и молекул, которые полезны в качестве излучателей света. [2]
Во многих случаях для достижения достаточно глубоких цветов приходится добавлять доноры хлора, поскольку необходимо генерировать желаемые излучающие молекулы.
Некоторые излучатели цвета имеют атомную природу (например, литий, натрий). Присутствие хлора и реакция с монохлоридами могут фактически ухудшить их чистоту или интенсивность цвета.
При высоких температурах атомы будут ионизироваться. Спектры излучения ионов отличаются от спектров нейтральных атомов; ионы могут излучать в нежелательных спектральных диапазонах. Например, Ba + излучает в синем диапазоне длин волн. Ионизацию можно подавить добавлением металла, который легче ионизируется и имеет слабую собственную видимую эмиссию, например, калия; атомы калия затем действуют как доноры электронов, нейтрализуя ионы бария. [3]
Синий цвет, как известно, трудно воспроизвести в фейерверках, поскольку для получения оптимального оттенка синего соединения меди необходимо нагревать до определенной температуры. Таким образом, глубокий, насыщенный синий цвет обычно считается признаком опытного изготовителя фейерверков.
Следует проявлять осторожность, чтобы избежать образования твердых частиц в зоне пламени, будь то оксиды металлов или углерод; раскаленные твердые частицы испускают излучение черного тела , которое вызывает «вымывание» цветов. Добавление алюминия повышает температуру пламени, но также приводит к образованию твердых раскаленных частиц оксида алюминия и расплавленного алюминия. Магний оказывает меньшее такое действие и поэтому больше подходит для цветного пламени; он более летуч, чем алюминий, и с большей вероятностью будет присутствовать в виде паров, чем в виде частиц. Образование твердых частиц оксида магния может быть дополнительно подавлено присутствием оксида углерода, либо за счет отрицательного кислородного баланса состава в присутствии органических топлив, либо путем добавления красителя в форме оксалата, который разлагается на диоксид углерода и оксид углерода; оксид углерода реагирует с частицами оксида магния с образованием газообразного магния и газообразного диоксида углерода.