enis kembang api yang biasa digunakan pada pertunjukkan besar adalah kembang

api shell yaitu kembang api yang berbentuk tabung yang berisi bahan kimia yang mudah

meledak. Kembang api jenis shell ini terdapat dalam dua bentuk yaitu dalam bentuk tabung

(cylindrical) dan bulat (spherical). Shell ini merupakan komponen utama pada kembang api

karena di dalam shell  ini terdapat bahan bakar dan star yang terdiri dari oksidator, reduktor,

pengikat, dan agen warna yang akan menghasilkan cahaya indah yang kita

nikmati. Star merupakan bagian kembang api yang memberikan sensasi keindahan saat

meledak. Sebuah star yang belum meledak berbentuk bulatan hitam kusam seukuran

permen.

Gambar 1 Bagian Dalam Kembang Api

Efek pola kembang api terbentuk dari peletakkan stars didalam shell. Misalkan, jika kita

ingin menghasilkan efek pancaran yang berbentuk lingkaran, stars harus disusun dengan

konfigurasi melingkar mengelilingi hulu ledak, dengan jarak dan posisi yang sama. Untuk

menghasilkan bentuk lainnya, menyusun stars dalam bentuk dan lapisan yang berbeda-

beda.

Terdapat dua zat penting dalam kembang api yaitu bahan peledak atau dikenal dengan

mesiu atau bubuk hitam, dan agen pewarna. Bubuk hitam adalah suatu campuran yang

terdiri dari bubuk arang (karbon), sulfur, dan kalium nitrat (KNO3), dengan perbandingan

tertentu, perbandingan ini berhubungan dengan fungsi dari bubuk hitam itu sendiri, untuk

kembang api perbandingan KNO3:C:S adalah 75:15:10. Bubuk KNO3 berfungsi sebagai

oksidator atau penghasil oksigen, sementara campuran aran dan sulfur berfungsi sebagai

reduktor. Reaksi kimia yang terjadi pada bubuk hitam merupakan reaksi redoks dan

memerlukan sejumlah energi untuk mengaktivasi reaksi redoks. Oleh karena itu kembang

api hanya dapat bereaksi jika telah diberi percikan api. Saat diberi percikan api, bubuk

hitam dapat mencapai energi aktivasinya, dan bereaksi seperti persamaan kimia dibawah

ini:

4KNO3(g) + 7C(s) + S(s) → 3 CO2(g) + 3CO(g) + 2N2(g) + K2CO3(s) + K2S(s)

Dari persamaan kimia diatas, kita mengetahui bahwa zat hasil reaksi peledakan bubuk

hitam adalah sejumlah padatan (K2CO3 dan K2S) dan gas (CO2,CO,N2). Selain dihasilkan

zat baru, persamaan kimia diatas juga menghasilkan sejumlah energi yang cukup besar,

jika dihitung nilai perubahan entaplhinya secara teoritis. Dengan menggunakan stoikiometri,

maka secara teoritis, 2 gram bubuk hitam akan melepaskan energi sebesat 1688,2 kJ/mol

dan hanya terjadi pada suhu 2500K. Energi yang dilepaskan akan berubah menjadi energi

lain seperti energi suara, energi cahaya, dan energi panas.

Cahaya pada kembang api dihasilkan dengan dua cara yaitu Incandesence dan

Luminescence.

Proses incandesence adalah proses penghasilan emisi cahaya karena panas. Panas

tersebut membuat bahan penyusun meningkat suhunya dan bercahaya

Pada pemanasan ini mengakibatkan suatu benda bisa memancarkan cahaya berwarna-

warna sesuai dengan tabel 1.

Tabel 1. Warna yang Dihasilkan 

Untuk warna biru dan hijau tidak bisa menggunakan metode ini karena membutuhkan

temperatur dan energi yang tinggi sehingga memerlukan metode kedua

yaitu Luminescence. Luminescence adalah menghasilkan cahaya selain dengan energi

panas. Cahaya dihasilkan oleh elektron didalam atom logam. Elektron didalam atom

tersusun sesuai dengan bilangan kuantumnya. Elektron menyerap energi dari hasil reaksi

reduksi oksidasi dan dapat tereksitasi ke sub kulit diatasnya, ini membuat atom tersebut

tidak stabil. Elektron akan kembali ke posisi semula dengan memancarkan energi sehingga

membuat stabil kembali (gambar 2)

 Gambar 2 Eksitasi Elektron

Spektrum yang dipancarkan merupakan ciri khas dari suatu atom. Atom yang berbeda

memiliki spektrum dengan panjang gelombang berbeda, sehingga warna spektrum untuk

atom berbeda juga berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan energi dari setiap masing-

masing atom, misalnya atom barium memiliki nomor atom yang besar sehingga memiliki

kulit-kulit dengan tingkatan energi yang lebih besar dibandingkan dengan atom litium yang

memiliki nomor atom yang kecil sehingga memiliki kulit dengan tingkatan energi yang lebih

kecil. Sehingga pada saat tereksitasi atom barium akan tereksitasi ke tingkat energi yang

lebih besar dibandingkan atom litium dan saat kembali akan memancarkan energi yang

sama dengan perbedaan energi antara energi awal (energi standar) dengan energi pada

saat elektron tersebut tereksitasi hal ini menyebabkan emisi cahaya yang dipancarkan pun

berbeda sesuai dengan besar energinya yang berdampak pada panjang gelombang emisi

cahaya tersebut, dimana semakin besar energi yang dipancarkan, semakin kecil panjang

gelombangnya. Berikut ini contoh terbentuknya warna hijau pada kembang api karena

adanya stars yang terdiri dari garam Barium dan oksidator KClO4. Saat terjadi reaksi

pembakaran yang suhunya mencapai >2500oC, terjadi reaksi:

KClO4 → KCl +2O2

KCl → K+ + Cl-

K+ + Cl- → BaCl+

BaCl+ memiliki panjang gelombang 514 nm dan 524 nm, hal ini membuat reaksi emisi yang

terjadi Nampak berwarna hijau. Reaksi seperti ini juga terjadi pada garam-garam lainnya.

Berikut ini bahan-bahan penyusun yang digunakan dalam kembang api ditunjukan dalam

tabel 2.

Tabel 2 

Intensitas warna yang terlihat pada saat kembang api meledak dipengaruhi beberapa hal,

salah satunya adalah komposisi zat dalamstars  itu sendiri dan massa dari stars yang

digunakan. Jika terdapat dua atau lebih gelombang cahaya maka akan menyebabkan

superposisi gelombang cahaya. Peristiwa dimana beberapa gelombang secara bersama-

sama membentuk gelombang tunggal disebut sebagaisuperposisi. Superposisi gelombang

yang bersifat konstruktif terjadi ketika gangguan pada gelombang (1) searah dengan

gangguan pada gelombang (2). Hal ini dapat dibayangkan dari sudut pandang gangguan

yang dirambatkan dimana jika gangguan (gaya) bekerja pada arah yang sama berarti

gangguan total yang dihasilkan dari dua gelombang tersebut semakin besar. Pada

gelombang, efek tersebut terlihat pada ukuran amplitudo yang makin besar. Ketika dua

gelombang cahaya melintas satu sama lain, medan listrik resultan E pada titik

persimpangan sama dengan penjumlahan dari masing-masing medan listrik E1 dan E2

Sedangkan intensitas sendiri, intensitas gelombang gabungan adalah sebanding dengan

kuadrat medan listrik resultan:

Kembang api terlontar dikarenakan hasil reaksi dari kembang api menghasilkan gas yang

sangat banyak. Selain menghasilkan gas dengan cepat, reaksi kimia dari bahan

menghasilkan panas dan mengalami pemuaian. Dalam termodinamika dan kimia

fisik, hukum Charles adalah hukum gas ideal pada tekanan tetap yang menyatakan

bahwa pada tekanan tetap, volume gas ideal bermassa tertentu berbanding lurus terhadap

temperaturnya (dalam Kelvin).

Berdasarkan hukum Charles maka volume gas akan mengalami pemuaian seiring dengan

meningkatnya suhu pada tekanan tetap (gambar 3) . Peningkatan suhu ini akan

meningkatkan gerakan molekul gas, ini yang menyebabkan shell terlontar ke angkasa.

Pemuaian gas yang begitu cepat dibandingkan dengan kecepatan suara menghasilkan

suara ledakan yang sering kita dengar.

Gambar 3 Hukum

Charles

Ketinggian kembang api terlontar sebanding dengan besar kembang api untuk

menghasilkan gas. Menurut stokiometri bahwa hasil reaksi yang dihasilkan sebanding

dengan pereaksinya. Jika kembang api ditontarkan membentuk sudut maka gaya gravitasi

akan mempengaruhi sehingga membentuk lintasan berbentuk parabola (gambar 4).

Perubahan massa persatuan waktu ini juga yang menyebabkan mengapa kembang api

bisa terlontar keatas. Lintasan ini digunakan oleh Pyrotechnicuntuk menghasilkan bentuk

pola kembang api seperti pada gambar 4

Gambar 4 Pola Kembang Api

Menghidupkan kembang api itu sangat menyenangkan apalagi jika diiringi dengan acara

tertentu seperti perayaan tahun baru yang baru saja kita rasakan. Namun kembang api

harus diberi perhatian serius karena kembang api sesungguhnya sangat berbahaya. Suara

yang dihasilkan bisa membuat kehilangan pendengaran kita apalagi jika terdapat beberapa

ledakan akan membuat suara lebih kuat. Ini dikaenakan gelombang suara kembang api

yang satu dengan yang lain akan melakukan superposisi sehingga menghasilkan amplitudo

yang tinggi dan suara yang keras. Selain menutup teliga untuk mengurangi dari dampak

suara yang keras, penonton harus menjauh dari sumber ledakan kembang api. Ini sesuai

dengan persamaan taraf intensitas bunyi, jika kita akan mengurangi tingkat kebisingan

(taraf intensitas) maka harus membuat jarak baru yang menjahui dari sumber bunyi

tersebut. Selain bunyi dan ledakan yang dihasilkan membahayakan, kembang api jenis

firecrackers juga perlu perhatian yang serius karena selain cahaya yang dihasilkan

kembang api ini menghasilkan suhu yang sanggat tinggi yaitu sekitar 1000 oC. Untuk itu,

orang tua harus memberikan perhatian jika anak-anak sedang menghidupkan kembang api.