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29 de marzo de 2013

La química de los fuegos artificiales

 
Estos días se celebran las Fallas. Esta celebración festiva se caracteriza por los monumentos, los petardos y el fuego. Les mascletaes y castillos de fuegos artificiales llenan el cielo de luz y ruido.
Existe una interesante química detrás de los fuegos artificiales. Qué es un petardo? Por qué explotan? A que se debe el color?
Un petardo es algo tan sencillo como un explosivo. Está compuesto por una carcasa de cartón, pólvora y una mecha que actúa como detonador. Cuando encendemos la mecha y el fuego llega a la pólvora, esta prende rápidamente y al encontrarse encapsulada en la carcasa de cartón aumenta la presión rápidamente provocando una explosión. 
La pólvora negra está compuesta por una parte oxidante (Nitratos) que generan oxígeno para la combustión y una parte reductora (carbono y azufre) que actúa como combustible.
A diferencia de los petardos pequeños que se usan en la calle estarían los de mayor poder detonante como son los de los castillos de fuegos artificiales. La principal diferencia radica precisamente en la cantidad de material detonante que contienen en su interior , por su elevación, explosión en el aire y por el color.
El mecanismo mediante el cual se eleva es mediante un disparador. Se trata de un tubo en el que se coloca en su interior una carga y el petardo. La carga explota provocando que el petardo salga disparado al cielo con la mecha prendida, de manera que puede detonar.
Otra característica y tal vez la más importante son los colores que se observan. Se trata de pura química !!! 
A la mezcla de pólvora hay que añadir sales metálicas o incluso directamente metales. Un resumen ilustrativo de los colores y las sustancias responsables podría ser:



Color Elemento Descripción del elemento Sal responsable
Plata Al-Ti-Mg Aluminio, Titanio y Magnesio Al, Ti, Mg
Rojo Li-Sr Litio y Estroncio Li2CO3, SrCO3, Sr(NO3)2, SrC2O4·H2O
Naranja Ca Calcio CaCl2, CaSO4·xH2O, CaCO3
Amarillo Na Sodio NaNO3, Na3AlF6, Na2C2O4, NaHCO3, NaCl
Dorado Fe-Ti-C Hierro, carbono y Titanio Fe, C, Aleación de Fe-Ti
Azul Cu Cobre CuCl, CuSO4·5H2O
Violeta Sr-Cu Mezcla de Estroncio y cobre Mezcla de compuestos de Rojo y Azul
Verde Ba Bario BaCl2, Ba(NO3)2, Ba(ClO3)2, BaCO3
Blanco Al-Mg-Ba Aluminio, Magnesio y Bario Al, Mg, BaO



Esta mezcla de sustancias alcanza una elevada temperatura provocando que los electrones de las capas externas de los elementos metálicos se exciten. Que un electrón se excite tiene como resultado el salto a un nivel superior de energía. Es decir, El electrón mucho más energético debido al calor no puede mantenerse en su nivel fundamental y “salta” a un nivel superior de energía. Este proceso no es “natural” por lo que pasado un determinado tiempo el electrón vuelve a su estado energético liberando parte de la energía que había absorbido en forma de radiación. 
La radiación emitida tiene un color característico en función del elemento metálico. Cuanto más energético es el salto, más cerca de los colores azules y en el caso de que el salto sea poco energético estará próximo a los colores rojizos.
Para terminar con los petardos me gustaría hablar de los que no necesitan de una mecha para explotar. Las famosas bombitas o como llamamos en valencià “tró de bac”. 
Si no tienen mecha y por tanto no se encienden, Cómo pueden explotar?
Se trata de un mecanismo mecánico puro y duro. A diferencia de los petardos descritos con anterioridad estos no necesitan de una mecha y combustión para detonarse. En este caso se trata de piedras.
A una mezcla de explosiva se le suman piedrecitas que empaquetado y lanzado contra el suelo se provoca la explosión. 
Así pues cuando vean castillos de fuegos artificiales piensen en pequeños cristales de sales metálicas que se queman y provocan colores!
Por último un pequeño experimento sencillo muy vistoso que les puede aclarar lo de los colores. Cojan un poco de sal, la mínima cantidad y enciendan la encimera. Con mucha precaución espolvoréenla por encima del fuego y observen la llama...Efectivamente se vuelve de color amarillo-naranja ! con unas pinzas de cocina cogemos un trozo de alambre de cobre y lo calentamos en la encimera hasta que el metal se vuelva rojo vivo. La llama que quedará por la parte superior será de color verde !!! 
El hecho de que al añadir el cobre de un color verde y no azul es por el hecho de que estamos colocando un metal y no la sal metálica que se muestra en la tabla.

Fuentes: 
- "La química de los fuegos artificiales" Antonio José Sanchez http://www.cvatocha.com/documentos/quimica/fuegos.pdf

- "Petardos" Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Petardo


Fuente:

El Alquimista Cormelius

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