La chimie des couleurs du feu d'artifice

La création de couleurs de feux d'artifice est une entreprise complexe, nécessitant un art et une application considérables des sciences physiques. À l'exclusion des agents propulseurs ou des effets spéciaux, les points de lumière éjectés des feux d'artifice, appelés `` étoiles '', nécessitent généralement un producteur d'oxygène, du carburant, du liant (pour garder tout où il doit être) et un producteur de couleur. Il existe deux principaux mécanismes de production de couleurs dans les feux d'artifice, l'incandescence et la luminescence.

Incandescence

L'incandescence est la lumière produite par la chaleur. La chaleur fait chauffer et briller une substance, émettant d'abord une lumière infrarouge, puis rouge, orange, jaune et blanche à mesure qu'elle devient de plus en plus chaude. Lorsque la température d'un feu d'artifice est contrôlée, la lueur des composants, tels que le charbon de bois, peut être manipulée pour être la couleur (température) souhaitée au bon moment. Les métaux, tels que l'aluminium, le magnésium et le titane, brûlent très fort et sont utiles pour augmenter la température du feu d'artifice.

Luminescence

La luminescence est la lumière produite à l'aide de sources d'énergie autres que la chaleur. Parfois, la luminescence est appelée «lumière froide» car elle peut se produire à température ambiante et à des températures plus fraîches. Pour produire la luminescence, l'énergie est absorbée par l'électron d'un atome ou d'une molécule, ce qui la rend excitée, mais instable. L'énergie est fournie par la chaleur du feu d'artifice brûlant. Lorsque l'électron revient à un état d'énergie inférieur, l'énergie est libérée sous la forme d'un photon (lumière). L'énergie du photon détermine sa longueur d'onde ou sa couleur.

Dans certains cas, les sels nécessaires pour produire la couleur souhaitée sont instables. Le chlorure de baryum (vert) est instable à température ambiante, le baryum doit donc être combiné avec un composé plus stable (par exemple, du caoutchouc chloré). Dans ce cas, le chlore est libéré dans la chaleur de la combustion de la composition pyrotechnique, pour ensuite former du chlorure de baryum et produire la couleur verte. Le chlorure de cuivre (bleu), d'autre part, est instable à des températures élevées, donc le feu d'artifice ne peut pas devenir trop chaud, mais doit être suffisamment brillant pour être vu.

Qualité des ingrédients pyrotechniques

Les couleurs pures nécessitent des ingrédients purs. Même des traces d'impuretés sodiques (jaune-orange) sont suffisantes pour dominer ou modifier d'autres couleurs. Une formulation soignée est requise afin que trop de fumée ou de résidus ne masquent pas la couleur. Avec les feux d'artifice, comme avec d'autres choses, le coût est souvent lié à la qualité. La compétence du fabricant et la date de production du feu d'artifice affectent grandement l'affichage final (ou son absence).

Tableau des colorants pour feux d'artifice

Couleur	Composé
rouge	sels de strontium, sels de lithium carbonate de lithium, Li2CO3 = rouge carbonate de strontium, SrCO3 = rouge vif
Orange	sels de calcium chlorure de calcium, CaCl2 sulfate de calcium, CaSO4·xH2O, où x = 0,2,3,5
Or	incandescence de fer (avec du carbone), de charbon de bois ou de noir de fumée
Jaune	composés de sodium nitrate de sodium, NaNO3 cryolite, Na3AlF6
Blanc électrique	métal chauffé à blanc, comme le magnésium ou l'aluminium oxyde de baryum, BaO
vert	composés de baryum + producteur de chlore chlorure de baryum, BaCl+ = vert vif
Bleu	composés de cuivre + producteur de chlore acétoarsénite de cuivre (vert de Paris), Cu3Comme2O3Cu (C2H3O2)2 = bleu chlorure de cuivre (I), CuCl = bleu turquoise
Violet	mélange de composés de strontium (rouge) et de cuivre (bleu)
argent	brûler de la poudre ou des flocons d'aluminium, de titane ou de magnésium

Séquence d'événements

Le simple emballage de produits chimiques colorants dans une charge explosive produirait un feu d'artifice insatisfaisant! Il y a une séquence d'événements menant à un bel affichage coloré. L'allumage du fusible enflamme la charge de levage, qui propulse le feu d'artifice dans le ciel. La charge de levage peut être de la poudre noire ou l'un des propulseurs modernes. Cette charge brûle dans un espace confiné, se poussant vers le haut lorsque le gaz chaud est forcé à travers une ouverture étroite.

Le fusible continue de brûler avec un certain retard pour atteindre l'intérieur de la coque. La coque est remplie d'étoiles qui contiennent des paquets de sels métalliques et de matériaux combustibles. Lorsque le fusible atteint l'étoile, le feu d'artifice est au-dessus de la foule. L'étoile se sépare, formant des couleurs brillantes grâce à une combinaison de chaleur incandescente et de luminescence d'émission.