Mengapa Kembang Api Bisa Warna-Warni?

Setiap tanggal 31 Desember, sebagian besar penduduk di seluruh dunia merayakan malam pergantian tahun atau lebih kita kenal sebagai malam tahun baru. Umumnya perayaan malam tahun baru selalu identik dengan pesta kembang api. Berbagai warna bunga api yang terbentuk indah di angkasa ini seringkali digunakan untuk menambah kemeriahan sebuah perayaan tertentu.

Tetapi sebenarnya apa yang membuat kembang api dapat meledak dengan berbagai warna yang rapi saat di udara? serta bagaimanakah cara kerjanya?

Komposisi Kembang Api

Kembang api mengandung senyawa kimia utama sebagai penyusunnya, yaitu campuran bubuk mesiu dan juga garam logam. Umumnya bubuk mesiu ini terbuat dari campuran kalium nitrat, karbon, dan sulfur yang apabila terbakar akan menimbulkan ledakan. Selanjutnya, garam logam merupakan komponen yang berperan dalam menghasilkan warna bunga api, contohnya: stronsium, barium, natrium dll. Apabila garam logam ini terbakar maka akan menimbulkan percikan warna berbeda sesuai dengan jenis logamnya. Selain itu juga terdapat senyawa pengikat, contohnya dekstrin yang juga berfungsi sebagai bahan bakar setelah penyalaan. Zat pengoksidasi juga diperlukan untuk menghasilkan oksigen yang dibutuhkan untuk membakar campuran, contohnya nitrat, klorat, atau perklorat.

Reaksi Kimia

Apabila kembang api dibakar, maka timbulah reaksi berkecepatan tinggi disertai terbentuknya gas-gas serta menimbulkan efek panas dan tekanan yang sangat tinggi. Hal inilah yang menyebabkannya meledak di udara. Rumus kimia proses pembakaran tersebut adalah sebagai berikut:

Ketika terjadi ledakan di udara, material tersebut akan tersebar dalam kondisi yang sangat panas. Garam logam di dalamnya pun ikut terbakar sehingga 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), dan menghasilkan energi berlebih sebagai cahaya. Logam yang berbeda akan memiliki energi yang berbeda antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasi, sehingga menghasilkan warna cahaya yang berbeda seperti gambar di bawah ini.

Ledakan warna yang rapi

Beberapa kembang api dapat meledak dengan warna yang rapi dan berurutan. Hal ini karena garam logam (stars) yang berbeda ditempatkan pada beberapa lapisan yang berbeda. Sehingga saat terbakar, garam logam yang akan menyala terlebih dahulu adalah yang paling dekat ke bubuk mesiu (bursting charge) lalu merambat ke lapisan lapisan berikutnya.

Seperti gambar di atas, garam logam (stars) dikemas secara bulat ke dalam cangkang dengan bubuk mesiu di tengahnya. Bagian luar cangkang terbuat dari beberapa lapis kertas tahan lama yang ditempelkan kemudian dikeringkan. Keseimbangan sempurna antara kekuatan ledakan dan cara kertas direkatkan adalah hal yang membuat bunga api dapat meledak dalam bentuk bola sempurna dengan logam yang tersebar merata. Jika kertas tidak direkatkan secara merata, maka bunga api tidak akan meledak secara simetris.

Kesimpulannya, warna – warni kembang api terbentuk karena adanya reaksi kimia garam logam yang berbeda beda pada proses pembakarannya. Garam logam ini akan tereksitasi dalam keadaan energi yang berbeda sehingga akan menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Sumber:

Compound Interest. 2013. The Chemistry of Fireworks. https://www.compoundchem.com/2013/12/30/the-chemistry-of-fireworks/

Japan Hanabi Association. 2020. Japan’s Artistic Fireworks. https://hanabi2020.jp/en/art/

Penn Today. 2019. The Chemistry behind Firework. https://penntoday.upenn.edu/news/chemistry-behind-fireworks