“Segredos” por trás dos fogos de artifício

Por: Paul E. Smith | Atualização: 26/12/2021

Para muitas pessoas ao redor do mundo, os primeiros momentos do ano novo serão preenchidos com os sons e shows de luzes coloridas de fogos de artifício. De estrondos altos a assobios longos, de vermelhos brilhantes a azuis claros, existem milhares de variações de fogos de artifício e todo um ramo da química que explora essas explosões divertidas.

 

Sou químico e presidente da Pyrotechnics Guild International , uma organização que promove o uso seguro de fogos de artifício e seu uso para comemorar feriados como o Ano Novo.

 

Existem centenas de fórmulas químicas - ou, como gosto de pensar, receitas pirotécnicas - para fogos de artifício. Essas receitas ainda são baseadas em uma mistura antiga de produtos químicos que produzem o estrondo por excelência, mas os fogos de artifício modernos usam todos os tipos de magia química para dar os shows incríveis de hoje.

 

Tudo começa com pólvora negra

O primeiro ingrediente de qualquer fogo de artifício é o antigo pó preto explosivo. Foi descoberto por alquimistas chineses há mais de mil anos , e a receita permaneceu praticamente inalterada nos séculos desde então. Para fazer o pó preto, basta misturar 75% de nitrato de potássio, 15% de carvão e 10% de enxofre. Para fazer um fogo de artifício básico ou cracker, basta colocar esse pó em um recipiente, geralmente feito de papelão grosso ou papel.

  

O pó preto é usado para lançar fogos de artifício no ar, bem como acender e impulsionar os efeitos - como cores - em um padrão no céu. Então, como isso funciona?

 

Uma vez aceso com um fusível ou faísca, o enxofre derrete primeiro a 235 F (112,8 C). O enxofre flui sobre o nitrato de potássio e o carvão, que então queimam. Essa reação de combustão produz rapidamente uma grande quantidade de energia e gás - em outras palavras, uma explosão. Se houver um pequeno orifício para o gás escapar, a reação lança os fogos de artifício para o ar. Em um espaço muito confinado, ele explode os componentes do fogo de artifício e incendeia tudo nas proximidades.

 

Além de alterar o quão confinado está o pó preto, alterar o tamanho dos grânulos do pó pode alterar a velocidade de sua combustão. Pense em uma fogueira. Quando você adiciona um grande galho de árvore, as chamas queimam por mais tempo e mais devagar. Se você jogar um punhado de serragem na chama, ela queima quente e rápido. O pó preto funciona de forma semelhante e isso torna mais fácil controlar a quantidade e a rapidez com que a energia é liberada.

  

Produtos químicos diferentes para cores diferentes

Se você colocar um pó preto muito fino em um espaço confinado, ele explodirá em uma nuvem de calor, gás e ruído. Então, de onde vêm as cores e a luz brilhante?

 

Quando você aquece qualquer material, o que você realmente está fazendo é colocar energia nos elétrons dos átomos desse material. Se você excitar os elétrons o suficiente, quando eles voltam aos seus níveis normais de energia, eles liberam o excesso de energia na forma de luz.

 

Existem vários elementos diferentes que, quando adicionados a um fogo de artifício e aquecidos, liberam diferentes comprimentos de onda de luz que aparecem em cores diferentes. O estrôncio torna-se vermelho. O bário produz o verde. O cobre queima em azul e assim por diante.

 

Fazer fogos de artifício que produzem blues tem sido um desafio para os químicos de fogos de artifício . Os azuis profundos são muito escuros e não podem ser vistos contra o céu noturno. Mas se o azul for muito claro, parece branco. Portanto, o comprimento de onda do “azul perfeito” deve ser muito preciso. Isso é difícil de conseguir porque a luz azul tem um comprimento de onda mais curto - o que significa que a distância entre os picos e vales da onda de luz são muito próximos.

 

Certos elementos produzem cores diferentes, mas e os brilhos e flashes? Para fazer esses efeitos, vários metais podem ser adicionados às fórmulas pirotécnicas. Alumínio, magnésio e titânio produzem faíscas brancas. Ao adicionar ferro, você obtém faíscas de ouro. A mistura de vários tipos de carvão pode produzir faíscas vermelhas e laranja. Cada um desses elementos queima em uma velocidade diferente e de uma maneira diferente e, portanto, produz cores e intensidades de luz variadas.

 

Fazendo um apito ou um estrondo

A peça final de um bom fogo de artifício é um efeito sonoro emocionante.

Para adicionar efeitos sonoros aos fogos de artifício, você precisa de uma fórmula que produza uma grande quantidade de gás muito rapidamente. Se um fogo de artifício tiver uma pequena abertura para o gás sair, ele produzirá um som de assobio. A velocidade do gás e o tamanho da abertura irão variar o tom e o som de um apito.

 

Fazer um boom é muito mais fácil. Simplesmente coloque uma fórmula energética em um espaço confinado sem nenhum lugar para o gás ir. Quando aceso, a pressão aumentará e os fogos de artifício explodirão, produzindo um estrondo ou estouro repentino.

 

Enquanto assiste aos fogos de artifício nesta véspera de Ano Novo ou lança alguns dos seus próprios no quintal, agora você saberá como eles funcionam. Fogos de artifício são muito divertidos, mas as explosões e os produtos químicos em chamas são perigosos - mesmo se vierem em embalagens coloridas.


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