本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我家慶祝七月四日煙花表演總是帶有一點書呆子氣。“硝酸鍶！”的喊聲點綴著火箭絢麗的紅色爆發。“硝酸鋇！”的統一尖叫聲伴隨著燦爛的綠色火花從天而降。這一切都源於我青少年時期嘗試用不同的化學物質組合在家制煙花中產生彩虹色，但我家這種科學的 7 月 4 日的熱情可能很快就會改變。一些最絢麗的煙花可能會因為它們造成的有毒汙染而被禁止。
人們很少會想到煙花表演帶來的有毒環境汙染。在令人窒息的黑火藥煙霧和煙火獨立日慶典的硫磺惡臭中，數磅的揮發性化合物和重金屬升入空中，形成絢麗的爆炸，汙染空氣並汙染地下水。高氯酸鉀是許多煙花中必不可少的氧化劑，正受到美國環境保護署的審查，因為它會促進甲狀腺功能障礙並導致出生缺陷。硝酸鋇是一種有害的重金屬，對心臟和肺部有毒害作用。但是，如果科學家能夠找到更環保的替代品，未來的獨立日慶祝活動的天空將不會變得黑暗。解決這個環境困境的答案，就像煙花本身一樣，可能來自於將可怕的戰爭炸藥用於慶祝獨立日的節日慶典。
Jared Moretti、Jesse Sabatini 和 Gary Chen 在科學期刊Angew. Chem. Int.的最新一期中撰文，正在尋找“更綠色”的替代有毒鋇的週期酸鹽作為炸藥。這些研究人員在美國陸軍新澤西州皮卡汀尼兵工廠的煙火技術和原型設計部門工作，在那裡每一天都是七月四日。他們主要關注的是減少陸軍訊號彈和燃燒裝置造成的環境汙染，但他們的努力也可能在煙花的環境戰中發揮救援作用。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
研究人員正在努力製造更綠色的 50 口徑 M8 穿甲燃燒彈。當 M8 撞擊裝甲車或飛機時，會爆發出火焰，發出耀眼的白熾閃光，燒穿金屬並點燃目標中的燃料蒸汽。目前，這種子彈內部的炸藥結合了 EPA 希望消除的有毒成分：硝酸鋇和高氯酸鉀氧化劑，以及 50% 的鎂鋁合金。在他們壯觀的化學實驗中，他們嘗試用毒性較小的硝酸鍶、高碘酸鉀或高碘酸鈉代替有害的高氯酸鹽和鋇。
一些混合物是啞彈，根本無法點燃，但他們的努力最終找到了一種恰當比例的這些成分的混合物，產生的爆炸具有與原始配方相同的穿甲衝擊力，甚至閃光羽流也更亮。如果使用得當，高碘酸鹽可以替代毒性更大的高氯酸鹽。高碘酸鈉產生明亮的黃白色閃光，非常適合煙花。與高氯酸鹽相比，高碘酸鹽的另一個優點是它們從空氣中吸收的水分較少，這有助於保持粉末乾燥並延長炸藥的保質期。
如果您是一位像我一樣熱愛閱讀大眾科學的青少年，請不要犯傻。手指很寶貴。視力也很重要。一張傷痕累累的臉不會對你的社交生活有幫助，燒燬你的家園不僅僅是不方便。許多人因使用即使是最安全的商業作品而發生事故而受傷，房屋被燒燬。作為業餘愛好者進行煙火化學實驗極其危險和愚蠢。相反，請將這篇文章帶給你的化學老師，請他或她查閱這項新的科學研究，並用它來安全地學習煙花的化學知識。寫出化學反應，討論氧化和放熱反應。請你的老師解釋什麼是吉布斯自由能，以及它為什麼對火箭很重要。面對無數種化學物質可供選擇，科學家們是如何從週期表中 glance 一眼就知道用哪些化學物質來替代毒性更大的成分的？為什麼硝酸鈉會產生明亮的黃色閃光而不是紫色？為什麼路燈的光是黃色的？祝你度過一個安全而有趣的 7 月 4 日，並開始學習新的化學名稱，以便明年大聲喊出來！
參考文獻：Jared D. Moretti、Jesse J. Sabatini 和 Gary Chen (2012) Periodate salts as pyrotechnic oxidizers: Development of barium- and perchlorate-free incendiary formulations. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 1-4.