{"id":8788,"date":"2023-01-01T17:17:01","date_gmt":"2023-01-01T16:17:01","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowy.blog.polityka.pl\/?p=8788"},"modified":"2023-01-01T17:52:07","modified_gmt":"2023-01-01T16:52:07","slug":"skad-sie-biora-barwy-fajerwerkow","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/2023\/01\/01\/skad-sie-biora-barwy-fajerwerkow\/","title":{"rendered":"Sk\u0105d si\u0119 bior\u0105 barwy fajerwerk\u00f3w"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Dzieci zwykle wyczekuj\u0105 na noworoczne ogl\u0105danie fajerwerk\u00f3w. Przynajmniej niekt\u00f3rzy doro\u015bli maj\u0105 ich ju\u017c powoli do\u015b\u0107. W wielkim mie\u015bcie przez dwa dni wok\u00f3\u0142 Nowego Roku co chwila gdzie\u015b wybuchaj\u0105 i m\u0119cz\u0105. A te wspania\u0142e kolory? Ju\u017c je widzieli\u015bmy, s\u0105 co roku te same. W\u0142a\u015bciwie czemu?<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Kolory fajerwerk\u00f3w osi\u0105ga si\u0119 w jeden z najprostszych sposob\u00f3w. Dzi\u0119ki zjawisku, kt\u00f3re mo\u017cna spokojnie w bezpiecznych warunkach zaobserwowa\u0107 w domu.<\/p>\n\n\n\n

Swoje barwy sztuczne ognie zawdzi\u0119czaj\u0105 g\u0142ownie obecnym w nich jonom metali. We\u017amy zwyk\u0142\u0105 s\u00f3l kuchenn\u0105, czyli chlorek sodu NaCl. Nawet w szkolnym laboratorium znajdziemy specjalne niewielkie \u0142y\u017ceczki do spala\u0144, cho\u0107 nie s\u0105 niezb\u0119dne. Og\u00f3lnie chodzi o to, by umie\u015bci\u0107 niewielk\u0105 ilo\u015b\u0107 w miar\u0119 st\u0119\u017conego roztworu soli nad w miar\u0119 bezbarwnym p\u0142omieniem (w szkole zazwyczaj wykorzystywany jest palnik Bunsena). W przypadku soli kuchennej powinni\u015bmy zobaczy\u0107 wyra\u017any \u017c\u00f3\u0142ty p\u0142omie\u0144. Sk\u0105d si\u0119 bierze?<\/p>\n\n\n\n

Pierwsza my\u015bl: s\u00f3l si\u0119 pali \u2013 jest absolutnie b\u0142\u0119dna. S\u00f3d jest w niej obecny na +1 stopniu utlenienia, wi\u0119c ju\u017c si\u0119 bardziej nie spali. Zredukowany do chlorku chlor te\u017c nie (nie otrzymujemy przecie\u017c \u017cadnych nowych tlenk\u00f3w). Tu nie chodzi o reakcj\u0119 chemiczn\u0105. Co si\u0119 wi\u0119c dzieje?<\/p>\n\n\n\n

Atom sodu zbudowany jest z j\u0105dra (dodatnio na\u0142adowane protony i neutralne, czyli niena\u0142adowane neutrony) i z obecnych wok\u00f3\u0142 elektron\u00f3w (na\u0142adowanych ujemnie, na tym poziomie rozwa\u017ca\u0144 mo\u017cemy przyj\u0105\u0107 bez problemu obrazek ma\u0142ej pi\u0142eczki okr\u0105\u017caj\u0105cej wi\u0119ksz\u0105 pi\u0142eczk\u0119 j\u0105dra<\/em>; na wszelki wypadek zwi\u0105zane z nim uproszczenia b\u0119d\u0105 zapisywane kursyw\u0105). Wbrew standardowej fizyce elektron okr\u0105\u017caj\u0105cy<\/em> j\u0105dro nie traci energii. To jedno z za\u0142o\u017ce\u0144 modelu atomu Bohra (dzi\u0119ki kt\u00f3remu upowszechni\u0142 si\u0119 obraz pi\u0142eczek<\/em>). Kolejne m\u00f3wi, \u017ce elektron mo\u017ce porusza\u0107 si\u0119 tylko po okre\u015blonych orbitach<\/em> (niepotrzebna uwaga: promie\u0144 takiej orbity<\/em> wyprowadza si\u0119 w liceum, zauwa\u017caj\u0105c, \u017ce si\u0142a elektrostatyczna mi\u0119dzy dodatnim j\u0105drem a ujemnym elektronem jest zarazem si\u0142\u0105 do\u015brodkow\u0105<\/em> oraz przyjmuj\u0105c magiczne za\u0142o\u017cenie Bohra, \u017ce iloczyn promienia, pr\u0119dko\u015bci i masy elektronu stanowi wielokrotno\u015b\u0107 pewnej sta\u0142ej<\/em>; wtedy wychodzi, \u017ce d\u0142ugo\u015b\u0107 orbity<\/em> r\u00f3wna jest wielokrotno\u015bci przypisywanej elektronowi fali).<\/p>\n\n\n\n

Ka\u017cdej orbicie<\/em> mo\u017cna przyporz\u0105dkowa\u0107 okre\u015blon\u0105 energi\u0119 (wykorzystuj\u0105c wzory na energi\u0119 potencjaln\u0105 i kinetyczn\u0105, to r\u00f3wnie\u017c poziom liceum, szczeg\u00f3\u0142y techniczne nie maj\u0105 tutaj znaczenia). Je\u015bli dostarczymy energi\u0119 do atomu, elektron mo\u017ce przeskoczy\u0107 na wy\u017csz\u0105 orbit\u0119<\/em>, cechuj\u0105c\u0105 si\u0119 wy\u017csz\u0105 energi\u0105. Stan taki jest jednak nietrwa\u0142y, wzbudzony w ten spos\u00f3b elektron do\u015b\u0107 szybko powraca na poprzedni\u0105, ni\u017csz\u0105 orbit\u0119<\/em> o mniejszej energii (istniej\u0105 do\u015b\u0107 trwa\u0142e wzbudzone stany metastabilne, ale zdarzaj\u0105 si\u0119 rzadko).<\/p>\n\n\n\n

Z zasady zachowania energii wynika, \u017ce nie mo\u017ce ona znika\u0107, a jedynie zmienia form\u0119. Opuszczaj\u0105cy wy\u017csz\u0105 orbit\u0119<\/em> elektron nie ma wielu mo\u017cliwo\u015bci wyboru sposobu pozbycia si\u0119 nadmiaru energii. Mo\u017ce po prostu wyemitowa\u0107 j\u0105 w formie energii \u015bwietlnej, pojedynczego fotonu. A bior\u0105c pod uwag\u0119 sta\u0142\u0105 warto\u015b\u0107 energii przypisanych konkretnym pow\u0142okom, przeskok elektronu z wy\u017cszej pow\u0142oki na ni\u017csz\u0105<\/em> wi\u0105za\u0142 si\u0119 b\u0119dzie zawsze z emisj\u0105 fotonu o tej samej energii. Tak wi\u0119c mo\u017cemy wywo\u0142a\u0107 przeskoki o jednej b\u0105d\u017a kilku zadanych energiach. Energia fotonu zgodnie z za\u0142o\u017ceniem Plancka z 1900 r. przek\u0142ada si\u0119 w prosty spos\u00f3b na jego cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 i d\u0142ugo\u015b\u0107 fali, a d\u0142ugo\u015b\u0107 fali \u015bwiat\u0142a postrzegamy… tak, w\u0142a\u015bnie w postaci koloru.<\/p>\n\n\n\n

O ile bardzo cz\u0119sto d\u0142ugo\u015bci fal odpowiadaj\u0105ce danym przeskokom mi\u0119dzy orbitami<\/em> le\u017c\u0105 poza widmem \u015bwiat\u0142a widzialnego, o tyle w przypadku niekt\u00f3rych atom\u00f3w otrzymuje si\u0119 wyra\u017ane, widzialne barwy. W ten spos\u00f3b s\u00f3d zabarwia p\u0142omie\u0144 na \u017c\u00f3\u0142to. Potas daje s\u0142ab\u0105, ledwo widoczn\u0105 fioletow\u0105 po\u015bwiat\u0119. Lit i stront \u2013 karminow\u0105 (w sztucznych ogniach stosuje si\u0119 stront). Wap\u0144 ceglan\u0105 (nieu\u017cywany w fajerwerkach), bar zielon\u0105, mied\u017a niebieskozielon\u0105, cyna \u2013 niebiesk\u0105.<\/p>\n\n\n\n

Mo\u017cna w ten spos\u00f3b zidentyfikowa\u0107 wchodz\u0105ce w sk\u0142ad soli metale. Mo\u017cna te\u017c zrobi\u0107 fajerwerki. A potem ten s\u00f3d, stront czy bar widzimy na niebie. Co roku.<\/p>\n\n\n\n

Marcin Nowak<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ilustracja: Semnoz, Fajerwerki nad jeziorem Annecy, za Wikimedia Commons<\/a>, CC BY-SA 3.0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dzieci zwykle wyczekuj\u0105 na noworoczne ogl\u0105danie fajerwerk\u00f3w. Przynajmniej niekt\u00f3rzy doro\u015bli maj\u0105 ich ju\u017c powoli do\u015b\u0107. W wielkim mie\u015bcie przez dwa dni wok\u00f3\u0142 Nowego Roku co chwila gdzie\u015b wybuchaj\u0105 i m\u0119cz\u0105. A te wspania\u0142e kolory? Ju\u017c je widzieli\u015bmy, s\u0105 co roku te same. W\u0142a\u015bciwie czemu?<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":8791,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[241,11],"tags":[337,350,1008,1011,391,1010,1009],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8788"}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8788"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8788\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8796,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8788\/revisions\/8796"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8791"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8788"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8788"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.polityka.pl\/naukowy\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8788"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}