Dibalik Indahnya Warna Kembang Api

Bicara soal tahun baru, gak lengkap rasanya tanpa kembang api, petasan dan terompet. Selain terompet yang mempunyai suara yang khas dan buat rame, kembang api dan petasan juga punya warna-warni yang unik dan menambah rona malam. Tapi, kalau ngomongin kembang api dan petasan Ms. Chemz dan Mr. Pop sebenarnya tau gak sih itu apa?
Kembang api merupakan bahan peledak yang memiliki daya ledak rendah (low explosive) dan biasa digunakan untuk keperluan estetik (keindahan) dan hiburan. Diyakini kembang api berasal dari China pada abad ke-12 sebagai hasil samping dari bubuk hitam (gunpowder) untuk mengusir roh jahat dan perayaan tahun baru china dan festival bulan. Kembang api menghasilkan empat efek primer : suara, cahaya, asap dan bahan terbang. Mengapa kembang api berwarna-warni? 

Pada kembang api, terdapat 5 komposisi utama : binder, oksidator, reduktor, agen pemberi warna dan regulator. Fungsi masing-masing komposisi adalah sebagai berikut :

Binder

Pada umumnya binder yang digunakan pada kembang api adalah Dextrin. Binder berfungsi untuk mengikat seluruh bahan kimia yang ada kembang api sehingga bahan menyatu membentuk pasta.

Fuel
Karbon atau thermit umumnya dipakai sebagai fuel pada kembang api. Fuel akan melepaskan elektron pada oksidator. Menyebabkan oksidator tereduksi, selama proses ini berlangsung maka akan terjadi ikatan antara fuel dan oksigen membentuk produk yang lebih stabil, peristiwa pembakaran ini hanya memerlukan sedikit energi agar reaksinya berlangsung, dan ketika proses pembakaran dimulai maka akan dihasilkan energi yang cukup banyak untuk melelehkan dan menguapkan material lain sehingga terjadi percikan api yang menyebabkan terbentuknya cahaya kembang api.

Oksidator
Oksidator diperlukan sebagai penghasil oksigen untuk memulai proses pembakaran. Bahan oksidator yang dipakai biasanya dari golongan nitrat, klorat, ataupun perklorat. Awalnya nitrat dipakai sebagai bahan oksidator dan senyawa yang sering dipakai adalah kalium nitrat. Penguraian kalium nitrat adalah sebagai berikut:

2 KNO₃ -> K₂O + N₂ + 2.5O2

Tidak semua oksigen dari KNO3 diubah menjadi oksigen, dan reaksi berjalan tidak begitu ekstrim sehingga mudah di control. Hal ini menyebabkan nitrat dipakai sebagai reaksi awal penyulutan kembang api agar kembang api sampai di angkasa. Untuk mendapatkan reaksi yang ekstrim (kecepatan dan menghasilkan panas yang cukup) maka diperlukan oksidator yang lebih kuat dibandingkan nitrat. Ingat agar kembang api dapat menghasilkan kilatan cahaya maka kita harus membuat ion logam agen pemberi warna tereksitasi untuk itulah diperlukan suhu yang tinggi.
Klorat merupakan oksidator yang lebih baik dibandingkan dengan nirat, reaksi yang terjadi sangat ekplosif dan menghasilkan suhu yang tinggi selain itu semua oksigen dalam klorat dapat diubah menjadi oksigen. Memberikan oksigen dengan jumlah yang cukup untuk proses pembakaran pada kembang api.

2 KClO₃ -> 2 KCl + 3 O₂

Sayangnya klorat tidak stabil dan diperlukan penanganan khusus dalam proses pembuatan kembang api, beberapa senyawa klorat dapat meledak ketika dijatuhkan ke tanah. Oleh sebab itu penggunaan klorat digantikan oleh perklorat. Perklorat sekarang banyak dipakai pada industri kembag api karena stabil dan bereaksi sama ekstrimnya dengan klorat

KClO₄ -> KCl + 2O₂

Reduktor
Reduktor bereaksi dengan oksigen yang dihasilkan oleh oksidator membentuk gas yang bertemperatur tinggi dan mengembang dengan cepat. Reduktor yang dipakai biasanya adalah belerang dan karbon.

S + O2 -> SO2
C + O2 -> CO2

Agen Pemberi Warna
Warna kembang api dihasilkan dari pemanasan senyawa logam tertentu. Atom logam menyerap energi yang dihasilkan dari reaksi oksidator dan reduktor diatas dan kemudian dia melepaskan energi itu kembali dalam bentuk cahaya dengan warna tertentu.
Energi yang diserap menyebabkan elektron logam melompat dari tingkat energi standarnya ke tingkat energi yang lebih tinggi, dinamakan dengan istilah tereksitasi kemudian elektron tersebut kembali ke tingkat energi semula dengan membebaskan energi cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Regulator

 Logam biasanya ditambahkan untuk mengatur kecepatan terjadinya reaksi pada kembang api. Semakin besar luas permukaan logam maka semakin cepat reaksi akan berlangsung.

Ion logam yang dipakai untuk memberi warna pada kembang api diantaranya adalah:

Merah:
Garam stronsium atau garam litium. Contohnya adalah litium karbonat Li₂CO₃ yang memberikan warna merah dan Stronsium karbonat yang memberikan warna merah cerah.
Oranye
Garam kalsium contohnya kalsium klorida CaCl₂
Kuning
Garam natrium contohnya natrium lorida NaCl.
Hijau
Garam barium atau senyawa yang dapat menghasilkan gas Cl₂. Contoh garam bariumnya adalah BaCl₂.
Biru
Senyawaan tembaga contohnya tembaga(I) klorida CuCl.
Ungu
Campuran antara garam stronsium dan garam tembaga. Karena stronsium memberikan warna merah dan tembaga memberikan warna biru maka campuran kedua garam ini akan menghasilkan warna ungu.
Putih/Silver
Logam magnesium, titanium, ataupun aluminium.

Mengapa kita selalu melihat percikan kembang api terlebih dahulu kemudian baru suara ledakkannya?
Hal ini terjadi dikarenakan kecepatan cahaya lebih cepat satu juta kali dibandingkan dengan kecepatan suara. Jika kamu melihat kembang api yang jaraknya sekitar 1 kilometer dari tanah tempatmu berdiri maka diperlukan sekitar 3 detik untuk mendengar suara ledakan kembang api setelah kamu melihat percikan cahaya kembang api tersebut.

Sekian postingan kali ini, semoga bermanfaat dan menginspirasi. Keep spirit and do it!

Reference :

www.scribd.com/doc/68260474/Komposisi-Kembang-Api