พลุไฟแสงสีต่าง ๆ ในงานเฉลิมฉลองแต่ละที่นั้น ท่านผู้อ่านเคยสังเกตและสงสัยหรือไม่ว่า เขาทำกันได้อย่างไร ทั้งสีสันที่แตกต่างหรือแม้แต่รูปร่างของพลุไฟแต่ละดวงนั้น วันนี้เราจะพาท่านไปเรียนรู้ถึงที่มาของพลุไฟสีต่าง ๆ รวมถึงวิธีการเบื้องต้นในการทำพลุไฟกันค่ะ ถ้าพร้อมแล้ว! ตามไปดูกันค่ะ!

ภาพที่ 1 พลุดอกไม้ไฟที่แสดงแสงสีต่างๆ
ที่มา https://pixabay.com, nickgesell

          สำหรับพลุหรือดอกไม้ไฟมีความซับซ้อนกว่าประทัดเล็กน้อย เพราะพวกมันถูกอัดด้วยดินปืน ซึ่งก็คือ ดินประสิว (โพแทสเซียมไนเตรต, KNO₃) ผสมกับกำมะถัน และยังมีส่วนประกอบเพิ่มเติมอื่น ๆ ด้วย และส่วนประกอบเหล่านี้เองที่ทำให้พลุมีประกายไฟที่มีสีสันแตกต่างออกไปจากประทัด ตลอดจนการจัดเรียงส่วนประกอบภายในไส้พลุและจำนวนชั้นที่ห่อหุ้มไส้พลุก็ยังทำให้พวกมันมีรูปแบบและระดับความสูงที่แสดงออกมาบนท้องฟ้าได้อย่างหลากหลาย

          ส่วนผสมหลัก ๆ ของพลุก็คือ ดินปืน กับเม็ดดาวที่เป็นก้อนกลมเล็กๆ ของเกล็ดสารประกอบซึ่งเมื่อลุกไหม้จะให้แสงสีต่างๆ เช่น สีขาว สีแดง สีเหลือง สีเขียว และสีน้ำเงินเป็นต้น ซึ่งเป็นกลไกและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในของพลุ การจะทำพลุแต่ละลูกนั้นจึงต้องอาศัยการคิดค้นที่ซับซ้อนและใช้เวลานานเพื่อสร้างความตื่นตาตื่นใจให้แก่ผู้ชมได้เป็นอย่างดี เป็นสาเหตุว่าทำไมพลุบางลูกถึงมีราคาสูงถึงหลักแสนหรือล้าน

          สำหรับหลักการเกิดปฏิกิริยาเคมีของพลุไฟนั้น  เมื่อเราจุดไฟที่ชนวนของพลุแล้ว ไฟจะลุกไหม้กระทั่งไปถึงดินปืน เมื่อโพแทสเซียมไนเตรตในดินปืนได้รับความร้อนก็จะปลดปล่อยออกซิเจนออกมา และทำให้ไฟติด เกิดการเผาไหม้และแรงปะทุส่งให้ไส้พลุพุ่งทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้า ขณะที่ไส้พลุเดินทางขึ้นสู่ท้องฟ้า ชนวนควบคุมเวลาการระเบิดจะเกิดการเผาไหม้ เมื่อมันสัมผัสกับส่วนผสมต่าง ๆ ภายในไส้พลุ และระเบิดออก จะทำให้เม็ดดาวแตกกระจายออกมา และให้สีสันที่สวยงามที่เราเห็นบนท้องฟ้า โดยสารเคมีแต่ละชนิดจะให้สีสันต่าง ๆ กัน เช่น

    - สตรอนเชียมคาร์บอเนต (SrCO₃) ให้สีแดง

    - ลิเทียมคาร์บอเนต (Li₂CO₃) ให้สีแดง

    - แบเรียมคลอเรต (BaClO₃) ให้สีเขียว

    - คอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO₄) ให้สีฟ้า

    - แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO₃) ให้สีเหลือง

    - โซเดียมออกซาเลต (Na₂C₂O₄) ให้สีเหลือง

    - แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl₂) ให้สีส้ม

          สีเหลือง – โซเดียม (Na) พูดถึงโซเดียมหลายๆคนอาจจะนึกถึงสารที่อยู่ในเกลือแต่รู้หรือไม่ว่าการเผาไหม้ของโซเดียมจากความร้อนนั้นจะทำให้เกิดการระเบิดสีเหลืองที่สดใส

          แสงสีแดง – โลหะสตรอนเชียม (Sr) สตรอนเซียมถูกนำมาใช้ในหน้าจอแก้วของโทรทัศน์สีรุ่นเก่า เพราะมันจะช่วยป้องกันรังสีเอกซ์ที่จะมากระทบเราได้ ถึงแม้ว่าตัวของสารจะเป็นสีเหลือง แต่เวลาเผาไหม้มันกลับให้สีแดงแทน

          สีเขียว – โลหะแบเรียม (Ba) พลุดอกไม้ไฟสีเขียวส่วนใหญ่ทำมาจากแบเรียมไนเตรทซึ่งเป็นพิษต่อการสูดดมดังนั้นสารนี้จึงไม่นิยมใช้สำหรับสิ่งอื่นๆ

          สีน้ำเงิน – ทองแดง (Cu) เฉดสีน้ำเงินถือเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของการผลิตพลุดอกไม้ไฟ เพราะมันมีข้อจำกัดด้านฟิสิกส์และเคมี และต้องมีอุณหภูมิที่แม่นยำจึงจะทำให้เกิดเฉดสีน้ำเงินบนท้องฟ้า

          สีขาว – อะลูมิเนียม (Al) หรือแมกนีเซียม (Mg) องค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้มีอุณหภูมิการเผาไหม้ที่สูงที่สุด และการเพิ่มสารที่สร้างสีขาวนี้กับสีอื่นๆก็จะทำให้เกิดเฉดสีที่อ่อนลง

          จากข้อมูลข้างต้นเราจะเห็นได้ว่าแสงสีที่เกิดขึ้นจากดอกไม้ไฟนับเป็นหัวใจสำคัญที่ดึงดูดความสนใจในการแสดง กระบวนการเกิดแสงสีที่เกิดขึ้นเกิดมาจากปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ในเรื่องของ Atomic emission spectroscopy หรือการปลดปล่อยแสงจากอะตอม ซึ่งมีกลไกการเกิดขึ้นดังนี้

ภาพที่ 2  กลไกการปลดปล่อยแสงจากอะตอม
ที่มา https://disayaphong.wordpress.com/2008/11/12/fireworks

          เมื่ออะตอมได้รับพลังงานในรูปของความร้อน อิเล็กตรอนจะถูกกระตุ้นจากสภาวะพื้น (ground state) ขึ้นไปสู่สภาวะเร้า (excited state) ซึ่งมีระดับพลังงานสูงกว่า อะตอมจะไม่คงสภาพอยู่ในระดับนี้เนื่องจากมีพลังงานสูงเกินไปจึงลดระดับพลังงานของอิเล็กตรอนมาสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า ในขณะเดียวกันพลังงานส่วนต่างที่เกิดจากการลดระดับพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามสมการ E = hc/λ เมื่อ E คือพลังงานส่วนต่างของระดับพลังงาน, h คือค่าคงที่ของแพลงค์, c คือความเร็วของแสง และ λ คือความยาวคลื่นของรังสีที่ปลดปล่อยออกมาเป็นสีต่าง ๆ นั่นเอง

           แต่มาถึงตรงนี้แล้ว ผู้เขียนเองก็อยากจะบอกกับผู้อ่านทุกท่านว่า ถึงหลักการของการทำพลุจะง่ายสักเพียงใดตามที่กล่าวไปนั้น ก็ไม่แนะนำให้ทดลองสร้างพลุด้วยตนเองเป็นอันขาด เพราะอันตรายที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาด อาจรุนแรงถึงชีวิต 

แหล่งที่มา

“สีในพลุดอกไม้ไฟ”. สืบค้นเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2563. จาก http://realmetro.com/สีในพลุดอกไม้ไฟ  

disayaphong. ดอกไม้ไฟ: แสงสีจากเคมีของปฏิกิริยา. สืบค้นเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2563. จาก https://disayaphong.wordpress.com/2008/11/12/fireworks/

ทรูปลูกปัญญา. 2560. ทำไมพลุถึงมีสีต่างๆกัน.  สืบค้นเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ 2563. จาก https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/64730/-blo-sciche-sci-