Nova godina, ali i još neki datumi, vrijeme su vatrometa. Oni su fascinatni, ali nažalost, i vrlo bučni te ih je neprikladno praviti u mnoigm sredinama ako vodimo računa o djeci s poteškoćama u razvoju, neurodivergentnim osobama koje sve to drugačije  doživljavaju i životinjama. Osim toga što možemo primijetiti da vatrometi koji se prave u BiH nisu bogzna što, jer ih ne prave stručnjaci, nego su to kakofonije bacanja naprava bez reda i poretka, bez razumijevanja estetike vatrometa, treba spomenuti i to da malo ljudi zapravo razumije nauku koja stoji iza tog procesa. Hemiju i fiziku, praktično kvantnu fiziku vatrometa.

Vatromet je nastao u drevnoj Kini, nekad u 7. vijeku, za vrijeme dinastije Tang, a glavna svrha pravljenja vatrometa bila je tjeranje i plašenje zlih duhova. U Kini su ljudi vjerovali da vatrometi mogu donijeti sreću, a pirotehničari koji su pravili vatromete bili su jako cijenjeni. Evropljani su oduševljeno prihvatili kinesku tradiciju te su se mnoge stvari počele proslavljati uz vatromete. Tako Handel komponuje Muziku za kraljevski vatromet 1749. za proslavu sklapanja Aachenskog mira.

 

 

Šta je vatromet? To je efekat koji nastaje kao posljedica burne i brze oksidacije određenih tvari, prije svega, soli nekih metala. Međutim, ove soli su samo jedna od komponenti pirotehničkih zvijezdi, vrste peleta koji se ispaljuju prilikom vatrometa. Ovi peleti sadrže još i neku vrstu goriva, zatim supstancu koja služi kao oksidans te nešto što sve ove tvari drži zajedno u peletu. Neke soli stroncijuma i litijuma, pogotovo karbonati, pri izgaranju daju crvenu boju, kalcijum hlorid narandžastu, natrijum nitrat žutu, a kalijum i rubidijum nitrati daju ljubičastu boju. Plavu boju daju neke soli bakra, primjerice bakar hlorid, a bijelu jedinjenja magnezijuma i titanijuma te, još češće, aluminijum.

Vatromet je produkt snažne redoks reakcije, u kojoj jedna tvar gubi elektrone, a druga ih prima. U suštini, reakcija oksidacije je reakcija gubljenja elektrona. Reakcija u kojoj kao rezultat nastaje svjetlosni efekat vatrometa je egzotermna, što znači da se u njoj oslobađa energija i to u obliku toplote. Isto se dešava u bilo kojoj drugoj eksploziji, samo što je eksplozija vatrometa i vatrometnih raketa strogo kontrolisana reakcija. U projektilu se dodaju tvari koje, kada se zapale, reaguju tako da daju svjetlost i toplotu. Kada zapalimo projektil (ne, nemojte sami paliti projektile za vatromet!!!!!!!), zapravo dodajemo energiju u sistem – energiju aktivacije. Primjerice, jedna hemijska reakcija u toku eksplozije vatrometa može izgledati ovako:
16KNO3  + S8  + 24C  → 8K2S  + 8N2  + 24CO2 

Za eksploziju se u rakete stavlja vrlo dozirano barut, koji nije ništa drugo nego mješavina upravo ovih tvari – kalijum nitrata, sumpora i ugljena. Šta još od metalnih soli ima u smjesi određuje boju eksplozije.

Međutim, zašto je moguće proizvesti vatromete u toliko mnogo boja? Da bismo to shvatili, trebamo znati ponešto iz fizike, pogotovo kvantne fizike i prirode subatomskih čestica. Odgovore na ovo pitanje pronašao je Niels Bohr, kada je početkom 20. vijeka predložio novi model atoma, model koji je proširio Rutherfordovo razumijevanje atoma.
Naime, kada je Rutherford eksperimentalno pokazao kako se atomi sastoje od nukleusa i elektrona koji kruže na nekim putanjama oko nukleusa te time pokazao da je atom zapravo prilično prazan prostor, Bohr će pokazati da se elektroni kreću na određenim udaljenostima od nukleusa na tzv. elektronskim nivoima i orbitalama.
Također, pokazaće se kako elektroni, ako im se doda energija, mogu “skočiti” na viši elektronski nivo, preći u pobuđeno stanje, biti tu neko vrlo kratko vrijeme, pa se opet vratiti na stari nivo. Međutim kada se to desi, elektroni počinju emitirati svjetlost određene valne dužine. Također, Bohr je zaključio da elektroni ne mogu skočiti bilo gdje, na neki međuprostor između orbitala, nego samo na viši energetski nivo.
 
 
Suštinski, ekscitirani elektron, što je stručni termin za elektron koji je primio energiju izvana tj. “uzbuđeni elektron” emituje foton. On se mora vratiti u svoje osnovno stanje, a pri tome se višak energije oslobađa u obliku vidljive svjetlosti. Koja će se svjetlost emitovati, ovisi od osobina određenog atoma tj. od vrste atoma, dakle od tipa metala koji se nalazio u punjenju.
 
 

Da su elektroni drugačije čestice, da više elektrona može biti u istom kvantnom stanju u jednoj orbitali oko nukleusa, ovo ne bi bilo moguće. Onda zapravo ne bi ni bilo orbitala niti energetskih nivoa elektrona i elektroni ne bi ni imali razlog gdje “odskakati”. Dakle kvantna svojstva elektrona, koji spada u fermione, omogućavaju postojanje vatrometa, ali i niza drugih zapanjujućih osobina materije.

Ipak, da bismo napravili vatromet nije potrebno razumjeti kvantnu mehaniku i fiziku čestica, teorije koje objašnjavaju ponašanje subatomskih čestica, nego je potrebno pirotehničko znanje i osjećaj za estetsku izvedbu performansa i spektakl. Ipak, ovakvi performansi, mada su spektakularni, čine mnogo štete: uzbude ptice i prestraše kućne ljubimce.