炮竹的主要成分是黑火藥,即硫黃、木炭粉、硝酸鉀,有的還含有氯酸鉀。製作閃光雷、電光炮、煙花炮、彩色焰火時,還要加入鎂粉、鐵粉、鋁粉、銻粉及無機鹽。這些金屬都有焰色反應,鍶鹽火焰呈紅色、鋇鹽火焰呈綠色、鈉鹽火焰呈黃色。
由此可見大多數的的煙花顏色是由於焰色反應而形成的,而爆炸的原理又是什麼呢?
黑火藥著火時,發生如下化學反應:
2KNO3+ S + 3C = K2S + N2 ↑+ 3CO2 ↑
硝酸鉀分解放出的氧氣,使木炭和硫黃劇烈燃燒,瞬間產生大量的熱和氮氣、二氧化碳等氣體。
由於體積急劇膨脹,壓力猛烈增大,於是發生了爆炸,據測,大約每4克黑火藥著火燃燒時,可以產生280升氣體,體積可膨脹近萬倍。在有限的空間裡,氣體受熱迅速膨脹引起爆炸。
在爆炸時,固體生成物的微粒分散在氣體裡,所以產生大量的煙。由於爆炸時有K2S固體產生,往往有很多濃煙冒出,因此得名黑火藥。黑火藥屬民用爆炸物品,爆燃瞬間溫度可達1000C以上,破壞力極強。
黑火藥敏感性強,易燃燒,火星即可點燃。黑火藥的燃燒的產物大部分是二氧化碳和水,還有氮氧化物,還有少量CO、K2CO3、K2SO4和K2S2等,生成物中有許多固體物質殘渣。
然而除了主要的黑火藥燃燒的方程,我們還會在這之後聞到刺激性的味道,這是因為煙花爆竹中的硫燃燒生成二氧化硫,反應的化學方程式為:S+O2=SO2SO2是酸雨的重要組成,SO2是一種無色具有強烈刺激性氣味的氣體,易溶解於人體的血液和其他黏性液。大氣中的SO2會導致呼吸道炎症、支氣管炎、肺氣腫、眼結膜炎症等。同時還會使青少年的免疫力降低,抗病能力變弱。 SO2在氧化劑、光的作用下,能生成硫酸鹽氣溶膠,硫酸鹽氣溶膠能使人致病,增加病人死亡率。根據經濟合作發展組織(OECD)的研究 ,當硫酸鹽年濃度在10μg/m3 左右時,每減少10%的濃度能使死亡率降低0.5%;
SO2還能與大氣中的飄塵黏附,當人體呼吸時吸入帶有SO2的飄塵,會使SO2的毒性增強。研究表明,在高濃度的SO2的影響下,植物產生急性危害,葉片表面產生壞死斑,或直接使植物葉片枯萎脫落;在低濃度SO2的影響下,植物的生長機能受到影響,造成產量下降,品質變壞。 SO2對金屬,特別是對鋼結構的腐蝕。每年給國民經濟帶來很大的損失。據估計,工業發達國家每年因為金屬腐蝕而帶來的直接經濟損失佔國民經濟總產值的2%~4%。