Dibalik Keindahan Kembang Api

Siapa yang tidak tahu Kembang Api? Tentu saja, Kembang api ini sudah sangat tidak asing lagi. Pada beberapa perayaan di dunia ini, semua orang dapat mewujudkan kegembiraannya dengan bermacam cara. Salah satunya adalah pesta kembang api yang tentu meriah dan heboh. Hal ini dengan nyata dapat disaksikan  pada acara-acara seperti menyambut  Tahun Baru, Keindahan warna-warni kembang api yang memenuhi langit dengan aneka bentuk yang mempesona dapat menjadi hiburan tersendiri dalam sebuah perayaan.  Namun, tahukah kalian? kembang api menggunakan ilmu kimia sebagai dasar dari warna-warna indah yang bermunculan di angkasa?

Setiap warna yang muncul saat kembang api meledak di udara dihasilkan oleh campuran bahan kimia tertentu, yang umumnya mengandung senyawa logam transisi (transition metal compound). Misalnya, warna putih didapatkan dari pembakaran logam titanium (Ti) atau magnesium (Mg), sedangkan warna merah didapatkan dari garam stronsium (Sr), seperti stronsium nitrat/Sr(NO₃) dan stronsium karbonat (SrCO₃). Apabila kita melihat warna biru, itu adalah hasil pembakaran garam tembaga (Cu). Untuk mendapatkan warna ungu, kita cukup mencampurkan garam stronsium yang menghasilkan warna merah dengan garam tembaga yang menghasilkan warna biru. Menarik, bukan?

Bagaimana caranya garam logam yang umumnya berupa bubuk yang tidak menarik mampu menghasilkan warna-warna yang begitu cantik? Ingat lagi bahwa atom terdiri atas nukleus, yakni inti atom, yang terdiri atas proton dan neutron, dan dikelilingi oleh elektron. Nah, elektron-elektron yang mengelilingi nukleus itu hanya dapat ditemukan di daerah-daerah khusus yang disebut orbital.

Meskipun tidak terlalu akurat, secara kasar kita dapat memahami pergerakan nukleus dan elektronnya dengan membayangkan tata surya kita. Nukleus dapat diibaratkan sebagai matahari yang dikelilingi oleh elektron-elektron yang bergerak seperti planet di orbit yang tetap. Setiap orbit memiliki energi tertentu yang nilainya pasti. Orbit yang jaraknya lebih dekat dengan inti atom memiliki energi yang lebih kecil dibandingkan orbit yang jaraknya lebih jauh.

Elektron dapat berubah posisi orbitnya apabila menyerap atau melepaskan energi. Apabila elektron pindah ke orbit yang lebih jauh dari orbit asalnya, elektron harus menyerap energi yang sesuai untuk memenuhi besar energi minimum yang dibutuhkan untuk menempati orbit tersebut. Sebaliknya, ketika elektron berpindah ke orbit yang lebih dekat dengan inti atom, elektron akan melepaskan perbedaan energi dalam bentuk paket energi atau foton.

Apa hubungannya dengan warna kembang api? Ketika kembang api diledakkan di angkasa, panas yang muncul dari hasil pembakaran memberikan energi bagi elektron-elektron di atom logam transisi. Energi yang disediakan dari panas pembakaran bermacam-macam, tetapi ketika besar energi yang tepat tersedia bagi elektron-elektron di atom tersebut, elektron akan segera berpindah ke orbital yang lebih jauh. Dalam kimia, proses ini disebut eksitasi. Setelah tereksitasi, elektron akan berusaha menempati orbital dengan energi yang terendah agar stabil. Oleh karena itu, elektron yang tereksitasi melepaskan kelebihan energinya dalam bentuk foton.

Foton yang dilepaskan oleh elektron-elektron inilah yang menjadi sumber warna yang kita lihat saat kembang api diledakkan. Besarnya paket energi yang dikeluarkan setiap logam itu berbeda-beda. Karena energi terhubung dengan frekuensi dan panjang gelombang, besarnya energi dapat menentukan warna apa yang kita lihat. Uniknya, karena paket energi yang dilepaskan oleh elektron untuk setiap logam berbeda-beda, warna pembakaran garam logam transisi dapat juga digunakan untuk mengidentifikasi senyawa logam yang digunakan. Dengan kata lain, warna pembakaran tersebut menjadi semacam sidik jari yang khas bagi setiap senyawa logam transisi.

Namun, tahukan kalian tentang Bahaya yang ditimbulkan? Bahaya petasan dan kembang api tidak cuma berupa ledakan langsung yang dapat melukai. Beberapa penelitian juga telah mengungkap potensi bahaya tidak langsungnya terhadap manusia dan lingkungan. Hal ini disebabkan oleh kandungan kimiawi yang terkandung di dalamnya.

Kembang api adalah bahan peledak berdaya ledak rendah piroteknik yang digunakan umumnya untuk estetika dan hiburan.  Kembang api menghasilkan empat efek primer: suara, cahaya, asap, dan bahan terbang (contohnya confetti). Kembang api dirancang agar dapat meletus sedemikian rupa dan menghasilkan cahaya yang berwarna-warni seperti merah, oranye, kuning, hijau, biru, ungu, dan perak.

Komposisi utama kembang api secara umum terdiri dari:

Binder . Binder berfungsi untuk agen pengikat sehingga seluruh bahan pembuat kembang api dapat dijadikan campuran berbentuk pasta. Binder yang sering dipergunakan adalah dextrin.

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.

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.

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.

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

Percikan api yang keluar lebih cepat dibandingkan suara ledakannya. Saat menyulut kembang api kecepatan cahayanya lebih cepat 1 juta kali dibandingkan dengan kecepatan suara. Artinya, diperlukan 3 detik untuk mendengar suara ledakannya setelah melihat percikan cahayanya dalam  jarak tembak  1 kilometer dari permukaan tanah.

Melihat berbagai bahan kimia yang menjadi campuran dalam pembuatan kembang api, tentu menimbulkan bahaya bagi manusia dan lingkungan. Asap dan debu kembang api mengandung sisa-sisa logam berat dan senyawa-senyawa kimia yang beracun dan membahayakan kesehatan .Penggunaan kembang api juga dapat meninggalkan sampah padat dari sisa-sisa penyalaan kembang api, baik yang mudah maupun yang sukar terurai.  Sampah padat ini akan mengotori perairan maupun tanah/daratan tempat serpihan- serpihan tersebut jatuh. Kembang api juga berkontribusi terhadap terjadinya hujan asam.

Menarik, bukan? Sekarang, apabila teman-teman sedang menonton kembang api, sudah mengerti dong proses di balik warna-warni ledakan kembang api tersebut dan bisa menjelaskannya ke teman-teman yang lain.

Sumber : Rubrik Kimia · Majalah 1000guru ; http://kata2dunia.blogspot.co.id/2012/01/bahaya-dibalik-keindahan-kembang-api.html