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2023年07月29日23:59
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夏の花火大会 金属の炎色反応から花火の仕組みを説明する
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7月29日（土）
気象庁が関東地方の梅雨明けを発表して1週間、東京多摩地区は、連日青空が広がると共に、強い日差しにより、気温が上昇の一途を辿った。本日の気温は35度、湿度は50%台である。来週まで雨が降る気配がなく、猛暑が続く見込みである。
(1) 花火大会が全国各地で開催される。炎色反応について
新型コロナウィルスが感染症法で2類から5類へ下がって以降、4年ぶりに地域の催しが本格的に行われるようになった。夏の風物詩花火大会も、日本各地で開催されている。首都圏では、7月29日（土）に、4年ぶりに隅田川花火大会が開催された。東京スカイツリーでは、高所からの写真撮影を試みて、多くの見物客が集った。
写真＝静岡県熱海市の花火大会の様子 掲載元 あたみニュース
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開催に際して、人の密集による事故を避けるべく、各自自治は、係員を配置するなど、安全面にも気を配った。資源高による原料費の高騰に、人件費の上昇を踏まえ、各自治体共、特等席の有料化により、開催費用に当てている。
花火の原料は主に酸化剤、可燃剤、色火剤の3つに分類できる。 酸化剤には過塩素酸カリウム、硝酸カリウムを主とする。 可燃剤は非常に種類が多い。とりわけ、樹脂粉末、木炭の粉末などを使用する。 色火剤はその花火の色を決める金属化合物である。
花火の原理を知るには、高校の化学で習う「金属の炎色反応」を復習する必要がある。炎色反応は、とても小さなミクロの世界で起こっていた。ミクロな世界の主役を務めるのは、原子、さらに小さな素粒子である。原子は、陽子と中性子から成る原子核の周りを、素粒子の一種電子が回っている。原子核はプラスの電化を、電子はマイナスの電化を持つ。従って、原子は電気的に中性である。
原子の中で、電子は、決まった軌道を周回するものの、エネルギーを得て、励起することにより、外の軌道へと移っていく。専門用語では、「遷移」という。電子の性質上、元の位置から離れた際、すぐに戻ろうとする。電子が、元の位置に戻る際、発光を伴う。原子ごとに、発光の際、色が変わる。注意しなければならないのは、我々の目に見える可視光の領域で発光する必要がある。さらに内側の紫外線や、外側の赤外線領域で発光した際、観測はできない。例えば原子番号1の水素は、紫外線領域で発光することにより、肉眼では分からないのである。
炎色反応は、アルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素などをふくむ試料を、炎の中に入れて高温に熱する際、元素ごとに異なる色を示す。
写真＝元素周期表 アルカリ金属元素とアルカリ土塁元素 掲載元 電気電子材料より
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アルカリ金属は1価、アルカリ土塁金属は２価の金属である。数値の1と2は、1原子あたりの自由電子を差す。価数を Z 、原子の個数を N 、とするとき、金属結合においては、 ZN 個の自由電子を N 個の原子で共有する。
写真 掲載元 2020年1月4日 ジュニア・サイエンス・スクールのページより
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エネルギー差ΔＥと光の振動数νの間には，
ΔＥ ＝ ｈν （ｈはプランク定数）
の関係がある。すなわち，エネルギーの差が小さいと光の振動数は小さくなり，
波長は長くなる。
エネルギー差と光の振動数について 画像 詳細 記事 炎色反応の原理より
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可視光域で発光する、リチウムの場合、赤色、ナトリウムは黄色、銅は青緑である。金属の種類と色を結びつけるため、語呂合わせで覚える必要がある。
写真掲載元 Hatsudy：総合学習サイト https:/
詳細 画像掲載元 キャノン サイエンス キッズ・ラボ https:/
花火の場合も、炎色反応を利用する。一般的な打ちあげ花火では、大きな花火玉のなかに、2種類の火薬が入っている。1つは、上空で花火玉を割るための火薬、もう1つは丸い粒状の「星」と呼ばれる火薬で、異なる種類の元素を含む。
「星」に入っている成分が、上空で燃え上がる際「炎色反応」を起こす。金属の種類によって、赤や青など違う色を出す。
花火の中には、上空で広がってから、色が美しく変化するものもあります。こうした花火の「星」は、真ん中にある「しん」に向かって、違う色の火薬をまぶしていく方法で作られている。上空で「星」が外側から燃えていくことにより、色が自在に変わるのである。
写真 掲載元 子育てマップ 2022年8月9日付け
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我々は、昭和時代から花火に魅了されてきた。この夏、子連れの家族から若いカップル、年配の夫婦まで、幅広い世代が集う花火大会が、全国で本格的に再開される。
以下 元素に関して書いた日記
・2022年6月26日付け 本日ZARDの坂井泉水の姿がいよいよ地上波で蘇る その他のニュース、元素記号の覚え方 なつかしのビデオテープ、6月20日と21日のコロナ情報 第5章 元素記号の覚え方より
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・2021年10月31日付け 衆議院選挙関連 太陽フレアとオーロラについて イタリア統一160年(2）首都ローマの歴史を振り返る
第2章 大規模な太陽フレアとオーロラの関連性 ��2021年10月29日に太陽フレアが発生 オーロラの発生の仕組み
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■隅田川花火大会、4年ぶりに都心の夜空彩る 大混雑に主催者側は警戒
(朝日新聞デジタル - 07月29日 19:36)
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気象庁が関東地方の梅雨明けを発表して1週間、東京多摩地区は、連日青空が広がると共に、強い日差しにより、気温が上昇の一途を辿った。本日の気温は35度、湿度は50%台である。来週まで雨が降る気配がなく、猛暑が続く見込みである。
(1) 花火大会が全国各地で開催される。炎色反応について
新型コロナウィルスが感染症法で2類から5類へ下がって以降、4年ぶりに地域の催しが本格的に行われるようになった。夏の風物詩花火大会も、日本各地で開催されている。首都圏では、7月29日（土）に、4年ぶりに隅田川花火大会が開催された。東京スカイツリーでは、高所からの写真撮影を試みて、多くの見物客が集った。
写真＝静岡県熱海市の花火大会の様子 掲載元 あたみニュース
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開催に際して、人の密集による事故を避けるべく、各自自治は、係員を配置するなど、安全面にも気を配った。資源高による原料費の高騰に、人件費の上昇を踏まえ、各自治体共、特等席の有料化により、開催費用に当てている。
花火の原料は主に酸化剤、可燃剤、色火剤の3つに分類できる。 酸化剤には過塩素酸カリウム、硝酸カリウムを主とする。 可燃剤は非常に種類が多い。とりわけ、樹脂粉末、木炭の粉末などを使用する。 色火剤はその花火の色を決める金属化合物である。
花火の原理を知るには、高校の化学で習う「金属の炎色反応」を復習する必要がある。炎色反応は、とても小さなミクロの世界で起こっていた。ミクロな世界の主役を務めるのは、原子、さらに小さな素粒子である。原子は、陽子と中性子から成る原子核の周りを、素粒子の一種電子が回っている。原子核はプラスの電化を、電子はマイナスの電化を持つ。従って、原子は電気的に中性である。
原子の中で、電子は、決まった軌道を周回するものの、エネルギーを得て、励起することにより、外の軌道へと移っていく。専門用語では、「遷移」という。電子の性質上、元の位置から離れた際、すぐに戻ろうとする。電子が、元の位置に戻る際、発光を伴う。原子ごとに、発光の際、色が変わる。注意しなければならないのは、我々の目に見える可視光の領域で発光する必要がある。さらに内側の紫外線や、外側の赤外線領域で発光した際、観測はできない。例えば原子番号1の水素は、紫外線領域で発光することにより、肉眼では分からないのである。
炎色反応は、アルカリ金属元素やアルカリ土類金属元素などをふくむ試料を、炎の中に入れて高温に熱する際、元素ごとに異なる色を示す。
写真＝元素周期表 アルカリ金属元素とアルカリ土塁元素 掲載元 電気電子材料より
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アルカリ金属は1価、アルカリ土塁金属は２価の金属である。数値の1と2は、1原子あたりの自由電子を差す。価数を Z 、原子の個数を N 、とするとき、金属結合においては、 ZN 個の自由電子を N 個の原子で共有する。
写真 掲載元 2020年1月4日 ジュニア・サイエンス・スクールのページより
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エネルギー差ΔＥと光の振動数νの間には，
ΔＥ ＝ ｈν （ｈはプランク定数）
の関係がある。すなわち，エネルギーの差が小さいと光の振動数は小さくなり，
波長は長くなる。
エネルギー差と光の振動数について 画像 詳細 記事 炎色反応の原理より
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可視光域で発光する、リチウムの場合、赤色、ナトリウムは黄色、銅は青緑である。金属の種類と色を結びつけるため、語呂合わせで覚える必要がある。
写真掲載元 Hatsudy：総合学習サイト https:/
詳細 画像掲載元 キャノン サイエンス キッズ・ラボ https:/
花火の場合も、炎色反応を利用する。一般的な打ちあげ花火では、大きな花火玉のなかに、2種類の火薬が入っている。1つは、上空で花火玉を割るための火薬、もう1つは丸い粒状の「星」と呼ばれる火薬で、異なる種類の元素を含む。
「星」に入っている成分が、上空で燃え上がる際「炎色反応」を起こす。金属の種類によって、赤や青など違う色を出す。
花火の中には、上空で広がってから、色が美しく変化するものもあります。こうした花火の「星」は、真ん中にある「しん」に向かって、違う色の火薬をまぶしていく方法で作られている。上空で「星」が外側から燃えていくことにより、色が自在に変わるのである。
写真 掲載元 子育てマップ 2022年8月9日付け
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我々は、昭和時代から花火に魅了されてきた。この夏、子連れの家族から若いカップル、年配の夫婦まで、幅広い世代が集う花火大会が、全国で本格的に再開される。
以下 元素に関して書いた日記
・2022年6月26日付け 本日ZARDの坂井泉水の姿がいよいよ地上波で蘇る その他のニュース、元素記号の覚え方 なつかしのビデオテープ、6月20日と21日のコロナ情報 第5章 元素記号の覚え方より
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・2021年10月31日付け 衆議院選挙関連 太陽フレアとオーロラについて イタリア統一160年(2）首都ローマの歴史を振り返る
第2章 大規模な太陽フレアとオーロラの関連性 ��2021年10月29日に太陽フレアが発生 オーロラの発生の仕組み
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■隅田川花火大会、4年ぶりに都心の夜空彩る 大混雑に主催者側は警戒
(朝日新聞デジタル - 07月29日 19:36)
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