[Selayang Pandang] Cerita Kimia: Eksotika Warna-Warni Kembang Api

Cerita Kimia: Eksotika Warna-Warni Kembang Api

Sobat SolusiRiset, pernah main kembang api kan? Warnanya menarik bukan? Ada warna merah, hijau, putih, kuning, dan bahkan ungu. Kira-kira kenapa ya kembang api kok bisa mengeluarkan warna seindah itu? Apakah kembang api mengandung pelangi? Oh tentu tidak dong sobat. Biar tidak penasaran, yuk intip eksotika warna-warni kembang api bersama SolusiRisetMin berikut.

Warna dalam kembang api berasal dari berbagai macam senyawa logam – terutama garam logam. 'Garam' sebagai kata memunculkan gambar garam meja biasa yang mungkin kalian gunakan setiap hari; sementara ini adalah salah satu jenis garam (natrium klorida), dalam kimia 'garam' mengacu pada senyawa apa pun yang mengandung atom logam dan non-logam yang terikat secara ionik. Jadi, bagaimana senyawa ini memberikan rentang warna yang sangat besar, dan apa lagi yang dibutuhkan untuk menghasilkan kembang api?

Komponen paling penting dari kembang api, tentu saja, bubuk mesiu, atau 'bubuk hitam' seperti yang juga dikenal. Itu ditemukan secara kebetulan oleh para alkemis Cina, yang sebenarnya lebih peduli dengan menemukan obat mujarab kehidupan daripada meledakkan segalanya; mereka menemukan bahwa kombinasi madu, belerang dan sendawa (kalium nitrat) tiba-tiba akan meledak menjadi api saat dipanaskan.

Kombinasi belerang dan kalium nitrat kemudian bergabung dengan arang menggantikan madu – belerang dan arang bertindak sebagai bahan bakar dalam reaksi, sementara kalium nitrat bekerja sebagai zat pengoksidasi. Bubuk hitam modern memiliki rasio berat sendawa dan arang terhadap belerang 75:15:10; rasio ini tetap tidak berubah sejak sekitar tahun 1781.

Pembakaran bubuk hitam tidak terjadi sebagai reaksi tunggal sehingga produknya bisa agak rumit. Hal yang paling dekat dengan persamaan representatif untuk proses ditunjukkan di bawah ini, dengan arang dirujuk dengan rumus empirisnya:

6KNO₃ + C₇H₄O + 2S → K₂CO₃ + K₂SO₄ + K₂S + 4CO₂ + 2CO + 2H₂O + 3N₂

Variasi ukuran pelet bubuk mesiu dan jumlah uap air dapat digunakan untuk meningkatkan waktu pembakaran secara signifikan untuk keperluan kembang api.

Selain bubuk mesiu, kembang api akan berisi 'pengikat' – yang digunakan untuk menyatukan komponen, dan juga untuk mengurangi sensitivitas terhadap guncangan dan benturan. Umumnya mereka akan mengambil bentuk senyawa organik, seringkali dekstrin, yang kemudian dapat bertindak sebagai bahan bakar setelah penyalaan. Zat pengoksidasi juga diperlukan untuk menghasilkan oksigen yang dibutuhkan untuk membakar campuran; ini biasanya nitrat, klorat, atau perklorat.

'Bintang' yang terkandung di dalam badan roket mengandung bubuk logam atau garam yang memberi warna pada kembang api. Mereka akan sering dilapisi bubuk mesiu untuk membantu penyalaan. Panas yang dilepaskan oleh reaksi pembakaran menyebabkan elektron dalam atom logam tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Keadaan tereksitasi ini tidak stabil, sehingga elektron dengan cepat kembali ke energi aslinya (atau keadaan dasar), memancarkan energi berlebih sebagai cahaya. Logam yang berbeda akan memiliki celah energi yang berbeda antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasinya, yang menyebabkan emisi warna yang berbeda. Ini adalah alasan yang sama persis bahwa logam yang berbeda memberikan uji nyala yang berbeda, memungkinkan kita untuk membedakannya. Warna yang dipancarkan oleh logam yang berbeda ditunjukkan pada grafik di bagian atas halaman.

Maka atom logam yang ada dalam senyawa itu penting – tetapi beberapa senyawa lebih baik daripada yang lain. Senyawa higroskopis (yang menarik dan menahan air) tidak banyak digunakan dalam kembang api, karena dapat membuat campuran menjadi lembab dan sulit terbakar. Beberapa warna juga terkenal sulit untuk diproduksi. Senyawa yang mengandung tembaga cenderung tidak stabil pada suhu yang lebih tinggi, dan jika mencapai suhu ini, ia akan pecah, mencegah munculnya warna biru. Karena alasan ini, sering dikatakan bahwa kalian dapat menilai kualitas pertunjukan kembang api dari kualitas kembang api biru! Ungu juga cukup sulit untuk diproduksi, karena melibatkan penggunaan senyawa penyebab biru dalam kombinasi dengan yang menyebabkan merah.

Referensi:

https://www.compoundchem.com/2013/12/30/the-chemistry-of-fireworks/