I USA:s tidigaste dagar, John Adams skrev till sin fru Abigail om firandet av självständighet, "Det borde firas med Pomp och Parade, med show, Spel, Sporter, Vapen, Klockor, Brasor och belysningar från den ena änden av denna kontinent till den andra från denna tid framåt för alltid."

Jag är kemist och även ordförande för Pyrotechnics Guild International, en organisation som främjar säker användning av fyrverkerier och använder dem här i USA för att fira självständighetsdagen och andra festivaler under hela året. Som kemist, och någon som leder demonstrationer för kemistudenter, Jag anser att fyrverkerier är ett bra exempel på förbränningsreaktioner som producerar färgad eld. Men uppfinningen av färgat fyrverkeri är relativt ny och inte alla färger är lätta att producera.

Fyrverkeriernas tidiga historia

Smällare uppfanns först på ett oskyldigt sätt av kineserna år 200 f.Kr. Men det var inte förrän tusen år senare som kinesiska alkemister utvecklade fyrverkerier år 800 e.Kr. Dessa tidiga fyrverkerier var mestadels ljusa och bullriga hopkok avsedda att skrämma onda andar – inte de färgglada, kontrollerade explosioner vi ser idag. Snabbspola fram ytterligare ett årtusende och italienarna kom på hur man kan lägga till färg genom att introducera olika element i den brandfarliga blandningen. Att lägga till elementet strontium till en färgpyroteknisk blandning ger en röd låga; koppar, blå; barium, grön; och natrium för gult.

För mycket eller för lite av kemikalierna gör betydande förändringar i temperaturen och därmed färgens våglängd. Den rätta blandningen av kemikalier när den antänds producerar tillräckligt med energi för att excitera elektroner för att avge olika färger av ljus.

Även om kemin i dessa färger inte är ny, varje generation verkar bli upphetsad av färgerna som stänker över himlen. Vi har nu ett brett utbud av flamfärger:röd, grön, blå, gul, lila, och varianter av dessa.

Varje färg fungerar på samma sätt. När olika element antänds frigör de olika våglängder av ljus som översätts till olika färger.

Gör det perfekta blå fyrverkeriet

Alla färger på fyrverkerier är inte lika lätta att skapa. Jag tror att flera av mina kollegor inom pyroteknisk forskning och utveckling håller med mig om att blått är den svåraste färgen att producera.

Det beror på att kvällshimlen är en nyans av blått, vilket gör att de flesta blues inte dyker upp lika bra. Om du försöker göra det blå ljusare i kontrast med bakgrunden kan det se uttvättat ut. Den rätta balansen mellan koppar och andra kemikalier i lågan eller förbränningsreaktionen ger den bästa blå färgen i ett fyrverkeri.

Jag har tagit hänsyn till detta när jag försökte skapa den bästa blåa lågans färg, som jag kallar pillerlåda blå. Det är precis tillräckligt ljust för att sticka ut mot natthimlen men fortfarande en rik blått. Jag har över 20 blå pyrotekniska formler och jag har hittat en som kommer väldigt nära denna svårfångade nyans.

En annan svårighet med att skapa en intensiv blå färg är att kemin inte är enkel. Det kräver en kombination av flera kemikalier och grundämnet koppar. När koppar antänds, elektronerna som omger kopparatomerna blir exciterade och strömförande i lågan. När elektronerna frigör denna energi, det framstår för observatörer som blått ljus. Varje färg fungerar på samma sätt. När olika element antänds frigör de olika våglängder av ljus som översätts till olika färger. Så när du ser blåfärgade ljusprickar som skapar ett mönster på natthimlen, you really are seeing excited electrons releasing energy as blue light.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.