蓝色烟花有多难生产？

文／科普中国

烟花是如何“上色”的

烟花能呈现各种色彩，并不是真的加入了我们画画用的颜料，而是加入了不同的金属化合物，产生了一种叫“焰色反应”的物理变化。焰色反应，就是金属的原子或者离子在火焰中呈现不同颜色的现象。

当将金属元素置入火焰中时，金属的外层电子会吸收火焰能量发生“跃迁”——即本来拥有稳定轨道的电子会到达一个具有更高能量的轨道上。这就好比棒球运动中的击球手挥棒击球，让本来径直飞向自己的棒球飞向更高更远的地方。

不过，跃迁后的电子并不稳定，它们会马上回到曾经较低的能量状态。这就好比棒球无论飞到多高，最后还是会掉落到地面上一样。这个过程同样称为跃迁，只不过跃迁方向是从高能量轨道回到低能量轨道。此时，电子会将原本吸收的能量以电磁波的形式释放出来。

不同元素原子中的电子在跃迁时会释放出特定波长的电磁波，这个波长与具体的元素种类有关，是原子的特征属性。不少金属原子的电子在跃迁时释放的电磁波正好位于可见光波段，因此人们可以清楚地看到五彩缤纷的颜色，这就是焰色反应名称的由来。

我们看到的蓝色烟花，其实就是无数的电子在以蓝色光的形式向外释放能量。

一般，人们会利用铜或者铜的化合物作为发色剂来产生蓝色，包括铜粉、硫酸铜、碳酸铜、硝酸铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜、氯化亚铜等。其中又以氯化亚铜释放的420～460 纳米波长的蓝光最为纯正，因为其他铜盐产生的蓝色通常带有明显的绿色色调。

蓝色烟花为什么很难制造？

首先，夜空虽然看起来是黑色，但其实仍然有相当浓重的蓝色调。让蓝色烟花从背景中鲜明地凸显出来并不是一件容易的事情。因为成分的细微改变就会造成燃烧温度、火焰颜色的极大变化，所以调控焰火剂的配比，从而让它们呈现出期望中的颜色本来就不是一件容易的事情。制造蓝色烟花还得考虑与夜空背景的对比度，难度可想而知。

其次，还有一个天然存在的矛盾制约着蓝色烟花的制造。一般来说，焰火剂燃烧时的温度越高，焰色反应的颜色就越明亮，视觉观感就越好。但同时，过高的温度又会让作为发色剂的金属盐类发生分解，导致金属原子的状态改变，无法释放出预期的颜色。最有希望产生纯正蓝光的氯化亚铜的分解温度只有几百摄氏度，当它发生焰色反应时，实际上已经开始分解了。因此，想要呈现蓝光，温度最好控制在1200摄氏度以下，否则就会产生其他白亮的杂色，影响蓝光的纯正性。

不过归根结底，蓝色烟花难以制造的原因还是与材料的稀缺性有关。其他色系对应的无机金属盐种类繁多，但能够产生蓝光的却几乎只有氯化亚铜一种。当然，如果我们把有机铜盐也列入考虑对象，那么可供选择的对象确实会大大增加。问题是，生产烟花需要消耗大量盐类，成本是非常关键的因素，而有机盐类显然太贵了。

为了寻找氯化亚铜的替代品，人类已经努力了几个世纪，不过直到今天，它还是蓝色烟花的首选原料。烟花工程师们只能通过不断调试焰火剂的配方来让最后呈现的蓝色尽量绚丽夺目。