金属离子火焰颜色

煙火對我們生活的影響
放煙火時，燃燒使火藥爆炸而產生懸浮粒子、二氧化硫、氮氧化 物、 多環芳香烴、一氧化碳……
二氧化硫：是一種無色刺激性臭味的氣體，對於我們的眼睛以及支氣管都會造成傷害； 溶於水後則產生具有腐蝕性的亞硫酸，與雨水結合則變成所謂的酸雨。 氮氧化物：為一氧化氮和二氧化氮的合稱。 二氧化氮 → 具刺激性的味道及紅棕色的氣體，刺激人的眼睛、鼻子及肺部，造成支氣管炎 甚至嚴重肺癌，也是造成酸雨的因素。 形成空氣污染常見的光化學煙霧，在平流層中累積則會與臭氧反應，使其濃度降 低，導致臭氧層損壞。
現在，許多研究已證實懸浮粒子會對呼吸系統和心血管系統造成傷害，導致哮喘、 肺癌、心血管疾病、出生缺陷和過早死亡。
懸浮粒子 ：直徑小於或等於2.5微米的懸浮粒子稱為細懸浮粒子（PM2.5） 散布在空氣中，含有氧化物礦物和其他成分，因為顆粒小重量輕，容易吸進呼吸道中， 夾帶著其他的污染物質進入肺部，造成肺部的傷害。。
一氧化氮 ：是無色無味無臭的氣體，因為碳的不完全燃燒，阻擋了氧與血紅素的結合，造成 一氧化碳中毒。
可見光區的譜線稱為巴耳末系列，是從高能階(n=3、4、5)
回到第二能階 (n=2)時放出的光線波長介於400~700 nm
氫原子光譜
原子光譜（atomic emission spectrum）是由原子中的電子在能量變化時所發射或 吸收的一系列光所組成的光譜。原子光譜的不連續表明了電子的能量是量子化的， 對原子光譜的研究是探索原子核外電子排布的重要方法之一。
發光劑
照明劑：使煙火有較長的照明時間與較高的發光強度，火燄中必須含有灼熱的固 體和液體微粒。發光效率與其中含鎂粉的比率有關，現在最常用的照明 劑配方是含鎂粉55％、硝酸鈉40％及合成樹脂5％。 閃光劑：只含鋁鎂合金→較為安全 鋁鎂合金+過氯酸鉀→效果較佳 要求在很短的時間（約0.1秒）內 產生極大的光度
發色劑：金屬鹽類，通常是用鹼金屬(1A)和鹼土金屬(2A)。 不同金屬化合物燃燒時會放出不同顏色的光芒，製作煙火的人經過設計，安 排燃燒先後順序，就能產生不同圖案。
金屬離子
火焰顏色 紫色 金黃色 磚紅色 白色
常見的煙火顏色及 其對應的金屬離子
鉀（K+） 鈉（Na+） 鈣（Ca2+） 鎂（Mg2+）
焰色的產生
煙火顏色源於金屬鹽在高溫下，原子核外電子吸收熱能而躍遷處於激發狀態(激發態) ， 高能階的電子不安定又以輻射線的方式放出能量回到低能量軌域(基態)。
由不同能階轉移至另一能階所放射的光波長不同，其能量變化 ΔE = hν= hc/λ 若此能 量在可見光區（原子能階差在可見光區 ：波長介於400~700 nm），因此肉眼可見不同 焰色。 煙火的顏色是原子光譜、放射光譜、吸收光 譜及軌域能階量子化等因素，這牽涉到原子、 分子結構及量子化學的範疇。
鋁（Al3+） 銅（Cu2+）
鋇（Ba2+） 鐵（Fe3+） 鍶（Sr2+） 鉛 (Pb4+)
白色 藍綠色
蘋果綠色 金黃色 血紅色 藍色
助燃劑
催化劑 : 以過渡元素作為催化劑，用來改變煙火燃燒的速度，降低煙火燃燒的溫度。 抑制劑 : 不直接參與燃燒過程的惰性物質，將反應過快的爆炸反應滯延時間。 膠著劑：常用樹脂和糊精，使各原料粉緊密結合。 發煙劑：遮蔽發煙劑→經燃燒產生氣溶膠，吸收與散射光線。 有色發煙劑→形成各種有色煙霧，主要原料有. 黃磷、赤磷、六氯乙烷、 鋁粉、氧化鋅、染料等。
花火劑
可燃物：有絢麗的色彩及強烈的亮光和聲響。 一般採用鋁粉、鐵粉、硫和木炭粉等
聲響劑：含有氯酸鉀與沒食子酸或過氯酸鉀與苯甲酸鉀，以增加聲響。
反應原理 煙火中含有氧化劑和燃料，火藥點燃後，氧化劑以很快的速度氧化燃料， 反應大量放熱，使得燃燒劑、助燃劑、發光、發色劑燃燒。 整個過程為一系列氧化還原作用、熔化、氣化、晶體結構改變，將釋出 的化學能轉為光能，反應溫度需達3000 K以上，因此以反應後能產生高 熔點的固體生成物之無機鹽作為燃料，以適當比例混合氧化物。
黑體輻射
指黑體發出的電磁輻射 換一個角度來說： 所謂黑體輻射其實 就是光和物質達到平衡所表現出的現 象。物質達到平衡，所以可以用一個 溫度來描述物質的狀態，而光和物質 的交互作用很強，如此光和光之間也 可以用一個溫度來描述。而描述這關 係的便是普朗克分布（Plank distribution）。黑體輻射能量按波長 的分布僅與溫度有關。
組員：魏湞晏 張君筠 陳富琪 林睦鈞
煙火內部結構： 科學大解碼
現今的煙火成分：煙火是以氧化劑(含氧較高)與還原劑(氧化數低) 所混合而成的混合物。 燃燒劑（主成分）
氧化劑：煙火急遽燃燒時，短時間內需要大量氧氣，空氣中的氧不敷所需，必須 有氧化劑提供大量氧助燃。 常用含氧量大的無機wk.baidu.com類，EX：含硝酸根、 氯酸根、 過錳酸根…等 過氯酸鉀或氯酸鉀為較常使用的材料 還原劑：黑火藥、石油燃燒劑，幾乎都是有機化合物和足量的碳及氫。 (燃料) EX：木炭、澱粉、 有機化合物 金屬燃燒劑：亦於空氣中氧化的合金、金屬粉末。