Berdasarkan penjelasan dari American Chemical Society (ACA), terdapat sebuah aerial shell di dalam setiap kembang api. Aerial shell merupakan tabung yang berisi bubuk mesiu dan lusinan unit kecil yang disebut “stars”—dengan diameter berukuran 3-4 sentimeter.
“Stars” memiliki bahan bakar, zat pengoksidasi, bahan pengikat, dan garam logam atau oksida logam, yang merupakan sumber dari warna-warna kembang api.
Beberapa saat setelah sumbu dibakar, bubuk mesiu akan terbakar dan meledakkan aerial shell saat kembang api berada di udara. Dalam prosesnya, stars akan ikut meledak jauh dari tanah dan tersebar, menghasilkan pancuran cahaya dan warna.
Setelah terkena api, bahan bakar dan zat pengoksidasi dari stars menghasilkan panas dengan cepat sehingga mengaktifkan logam yang mengandung pewarna.
Dalam keadaan panas, atom-atom dari senyawa logam tersebut menyerap energi yang menyebabkan elektron-elektron menyusun kembali tingkatan energi mereka, dari yang paling rendah hingga ke lebih tinggi. Karena elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, energi yang tersisa akan terpancar sebagai cahaya.
Setiap elemen dari bahan kimia mengeluarkan jumlah energi berbeda-beda. Energi inilah yang menentukan warna atau panjang gelombang cahaya yang terpancar.
Sebagai contoh, saat natrium nitrat dipanaskan, elektron dalam atom natrium menyerap energi dan menuju ke tingkat lebih tinggi. Menurut Bassam Z Shakhashiri, profesor di bidang Kimia di Universitas Wisconsin-Madison, saat elektron kembali dari tingkat lebih tinggi, mereka melepaskan energi, sekitar 200 kilojoule per unit atau energi dari cahaya kuning.
ACA menjelaskan, untuk pembuatan warna biru, membutuhkan senyawa tembaga klorida dengan jumlah yang berbeda. Warna merah berasal dari garam strontium dan garam lithium. Sedangkan warna merah yang paling terang berasal dari karbonat strontium.
Seperti cat, warna-warna kedua dibuat dengan menggabungkan bahan-bahan dari warna-warna utama yang terkait. Campuran dari senyawa tembaga untuk membuat warna biru dan senyawa strontium untuk membuat warna merah akan menghasilkan cahaya warna ungu.
Jenis kembang api mempengaruhi kualitas dan harganya
Serupa dengan pernyataan di atas, John Conkling, seorang ahli kimia dan kembang api di Washington College, Maryland, juga mengatakan bahwa warna-warni ledakan kembang api berasal dari campuran senyawa logam berukuran kecil yang dimasukkan dalam serbuk kembang api.
Nantinya, senyawa logam tersebut akan dibentuk bola kecil-kecil seukuran kedelai (hingga kelereng) dan diletakkan secara terpisah dari serbuk peledak kembang api. Jika kembang api yang Anda beli berbentuk roket, butiran-butiran senyawa logam itu terletak di bagian bawah moncong roket.
Saat kembang api dinyalakan, serbuk peledak akan menerbangkan kembang api itu ke angkasa. Di saat yang sama, api dari sumbu akan terus terbakar hingga menjalar ke bagian atas tempat campuran-campuran senyawa logam tadi di simpan. Dan saat itulah akan muncul ledakan yang memancarkan api warna-warni ke segala penjuru.
“Kembang api sudah ada sejak ratusan tahun lalu. Selama berabad-abad, para ahli kimia piroteknik sudah mengembangkan kombinasi bahan-bahan kimia yang tidak hanya menghasilkan tampilan visual menakjubkan dalam bentuk dan warna, tetapi juga stabil dan dapat digunakan dengan aman,” ungkap John Conkling.
Menariknya, jenis warna kembang api juga mempengaruhi kualitas dan harganya. Andy Bruning, blogger ahli kimia, mengatakan bahwa beberapa senyawa logam penghasil warna sulit diciptakan, sehingga harganya akan lebih mahal dari yang lain. Misalnya, senyawa logam penghasil warna biru dan ungu.
“Karena pembuatannya sulit, kembang api yang bagus biasanya bisa dilihat dari seberapa banyak warna biru yang dihasilkan. Warna ungu juga demikian, karena untuk menciptakan warna ungu dibutuhkan campuran senyawa penghasil warna biru dan merah,” ujar Andy, sebagaimana dilansir dari laman DailyMail.