從單一顏色到五彩斑斕，從花朵綻放到複雜圖樣，作為節日氣氛組擔當的煙花，隨著科技的腳步，也逐漸被賦予了更多的「化學魔法」。
#1 起源：黑火藥
中國是最早發明火藥的國家，也是爆竹和煙花的故鄉。《後武林舊事》中記載了宋孝宗觀海潮放煙火的情景：「淳熙十年（公元 1183年）八月十八日，上詣德壽宮恭請兩殿往浙江觀潮……點放五色煙炮滿江、及煙收炮息，則諸船盡藏，不見一隻。」公元 10 世紀，煙花就被用於盛大的典禮或表演中。
煙花的主要結構和爆竹類似，都包含黑火藥和藥引。為了嚇退猛獸，人們在家門口燃燒竹節，竹腔內的空氣受熱膨脹，發生爆裂。
隨著煉丹術的發展，我國古代化學研究也不斷進步。通過火煉法，煉丹師們發現在硝石、硫黃或雄黃，與其他富含炭的動植物體共同加熱的過程中，會發生猛烈燃燒，甚至爆炸。而將這些物品以相應的比例混合，填入竹筒後燃燒，會擁有比最初的爆竹更大的威力。
#2 轉身：顯色劑
宋代煙火技術已經達到了一定水平，成為當時民間的娛樂商品，市場上有專門的煙火作坊。而簡單的黑火藥煙花已經無法滿足人們的審美需求。
南宋《西湖老人繁勝錄》中記錄了民間和宮廷的娛樂活動：「……多有後生於霍山之側，放五色煙火、放爆竹。」明代以後，煙火發展更為迅速，元末明初陶宗儀《墨娥小錄》卷六「煙火」中列舉了「金盞銀台」「白牡丹」「松竹梅」「水瓶花」「紫葡萄」等二十二種煙火的配方。
讓火焰顯出特徵性顏色的變化，被稱為焰色試驗，是某些金屬或其化合物在無色火焰中灼燒時使火焰呈現特殊顏色的變化。陶弘景曾在《本草經集注》中記載「以火燒之，紫青煙起，乃真硝石也。」這就是含鉀元素的硝石（硝酸鉀）在火焰上灼燒，形成紫色火焰的現象。
當金屬和它對應的鹽在火焰上灼燒時，原子中的電子吸收了能量，會從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道。但處於能量較高軌道上的電子很不穩定，很快會回到原來的基態，此時多餘的能量就會以光的形式放出。
#3 特殊形狀
現代煙花，不僅顏色明亮絢爛，還能在空中拼出特定的圖案和文字。這種大型焰火的原理和高射炮沒有多大區別：點火後發射，燃燒產生大量氣體，推動禮花彈在炮管中高速運動，並按照炮管賦予的角度和方向射向天空。到達設定的高度後，禮花彈在空中炸開。
與高射炮彈炸開產生的鋼鐵碎片和濃煙不同，禮花彈炸開後，會迸發出一顆顆較小的禮花彈，稱為「亮珠」。這些亮珠隨即被點燃，並通過焰色反應發出各種顏色的光芒，組成絢爛的焰火。
要拼出複雜的圖案，往往需要多個發射管配合，讓多枚禮花彈在各自預定的位置同時炸開。每根發射管的角度、方向都需要精確計算，而亮珠數量和種類越多，效果就越好看。再加入增色藥劑（如六氯代苯），讓亮珠的顏色更絢麗。設計好亮珠飛濺的方向和燃燒延時，可以讓「花型」更漂亮。用不同的煙火藥劑做成「夾心」亮珠，還能實現焰火在空中變色——當然，禮花彈的體積越大，結構越複雜，價格也更昂貴。
現代煙花的出現彰顯了科技的進步，同樣也帶來了大量粉塵和細顆粒物。減少高污染性效應藥劑，以及硫黃的使用，尋找浪漫與環保的最佳平衡點，是目前科學家們針對現代煙花研究做出的新嘗試。
作者介紹
李啟翔，上海外國語大學附屬外國語學校化學教師。
饅頭老妖，高校教師、化學博士，從事食品安全方面的研究。
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☞上期科普：放不了煙花的小夥伴，進來了解下煙花里的「魔法」也是極好的！
編輯：任雅琳
審稿：李婷
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