本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
我家庆祝七月四日烟花表演总是带有一点书呆子气。“硝酸锶！”的喊声点缀着火箭绚丽的红色爆发。“硝酸钡！”的统一尖叫声伴随着灿烂的绿色火花从天而降。这一切都源于我青少年时期尝试用不同的化学物质组合在家制烟花中产生彩虹色，但我家这种科学的 7 月 4 日的热情可能很快就会改变。一些最绚丽的烟花可能会因为它们造成的有毒污染而被禁止。
人们很少会想到烟花表演带来的有毒环境污染。在令人窒息的黑火药烟雾和烟火独立日庆典的硫磺恶臭中，数磅的挥发性化合物和重金属升入空中，形成绚丽的爆炸，污染空气并污染地下水。高氯酸钾是许多烟花中必不可少的氧化剂，正受到美国环境保护署的审查，因为它会促进甲状腺功能障碍并导致出生缺陷。硝酸钡是一种有害的重金属，对心脏和肺部有毒害作用。但是，如果科学家能够找到更环保的替代品，未来的独立日庆祝活动的天空将不会变得黑暗。解决这个环境困境的答案，就像烟花本身一样，可能来自于将可怕的战争炸药用于庆祝独立日的节日庆典。
Jared Moretti、Jesse Sabatini 和 Gary Chen 在科学期刊Angew. Chem. Int.的最新一期中撰文，正在寻找“更绿色”的替代有毒钡的周期酸盐作为炸药。这些研究人员在美国陆军新泽西州皮卡汀尼兵工厂的烟火技术和原型设计部门工作，在那里每一天都是七月四日。他们主要关注的是减少陆军信号弹和燃烧装置造成的环境污染，但他们的努力也可能在烟花的环境战中发挥救援作用。
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研究人员正在努力制造更绿色的 50 口径 M8 穿甲燃烧弹。当 M8 撞击装甲车或飞机时，会爆发出火焰，发出耀眼的白炽闪光，烧穿金属并点燃目标中的燃料蒸汽。目前，这种子弹内部的炸药结合了 EPA 希望消除的有毒成分：硝酸钡和高氯酸钾氧化剂，以及 50% 的镁铝合金。在他们壮观的化学实验中，他们尝试用毒性较小的硝酸锶、高碘酸钾或高碘酸钠代替有害的高氯酸盐和钡。
一些混合物是哑弹，根本无法点燃，但他们的努力最终找到了一种恰当比例的这些成分的混合物，产生的爆炸具有与原始配方相同的穿甲冲击力，甚至闪光羽流也更亮。如果使用得当，高碘酸盐可以替代毒性更大的高氯酸盐。高碘酸钠产生明亮的黄白色闪光，非常适合烟花。与高氯酸盐相比，高碘酸盐的另一个优点是它们从空气中吸收的水分较少，这有助于保持粉末干燥并延长炸药的保质期。
如果您是一位像我一样热爱阅读大众科学的青少年，请不要犯傻。手指很宝贵。视力也很重要。一张伤痕累累的脸不会对你的社交生活有帮助，烧毁你的家园不仅仅是不方便。许多人因使用即使是最安全的商业作品而发生事故而受伤，房屋被烧毁。作为业余爱好者进行烟火化学实验极其危险和愚蠢。相反，请将这篇文章带给你的化学老师，请他或她查阅这项新的科学研究，并用它来安全地学习烟花的化学知识。写出化学反应，讨论氧化和放热反应。请你的老师解释什么是吉布斯自由能，以及它为什么对火箭很重要。面对无数种化学物质可供选择，科学家们是如何从周期表中 glance 一眼就知道用哪些化学物质来替代毒性更大的成分的？为什么硝酸钠会产生明亮的黄色闪光而不是紫色？为什么路灯的光是黄色的？祝你度过一个安全而有趣的 7 月 4 日，并开始学习新的化学名称，以便明年大声喊出来！
参考文献：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.