UD 10. La química de los fuegos artificiales

A todos nos gustan los fuegos artificiales, todo un despliegue de color con el que se celebran los días de fiesta, como año nuevo, fallas o el 9 de octubre. Cada año son más sofisticados y hermosos, pues los avances en química y  tecnología han logrado crear verdaderos espectáculos de forma y color en el cielo. Pero, ¿qué es lo que hace que  brillen tanto? ¿Alguna vez los has visto con los ojos de la ciencia?

 

La química presente en los castillos de fuegos artificiales es bastante compleja actualmente, si bien los fuegos artificiales se conocen desde la antigüedad. Los antiguos pueblos chino, indio y egipcio fueron muy aficionados a los festejos amenizados con fuegos artificiales, a los que daban color usando sales de sodio. Transmitieron sus conocimientos a los griegos y más tarde a los romanos. El arte decayó en el siglo IV pero resurgió hacia el siglo XII con la introducción de la pólvora descubierta por los chinos. Los árabes mantuvieron la tradición e introdujeron la pirotecnia en España.

 

Merece destacarse que los fuegos artificiales fueron monocromos hasta el siglo XIX, ya que se utilizaba el sodio casi en exclusiva. Se necesitaron determinados adelantos químicos para introducir los vivos colores que disfrutamos hoy. Así, la introducción del color rojo se encuentra estrechamente ligada a la historia del descubrimiento de los elementos químicos, concretamente del estroncio, que fue extraído del SrCO3 por primera vez en 1807 por Davy.

 

La pirotecnia se basa en la utilización de fórmulas artesanales que se guardan celosamente, pero existen siempre unos componentes generales: oxidantes, reductores, estabilizantes, agentes que proporcionan los colores, etc.

 

Los agentes productores del color se usan en forma de sales y raramente como metales en polvo. De las sales metálicas solamente el catión produce el color, mientras que los aniones no influyen directamente en el color, aunque sí lo hacen en la temperatura de la llama, que está relacionada con la excitación de las moléculas.

 

Color

Sustancias químicas

Color

Sustancias químicas

Rojo

Li2CO3, SrCO3, Sr(NO3)2,

Verde

BaCl2, Ba(NO3)2, Ba(ClO3)2, BaCO3

Naranja

CaCl2, CaCO3

Azul

CuCl,  3CuO.As2O3 + Cu(CH3-COO)2

dorado

Fe, C, aleación de Ti/Fe

Blanco

Al, Ti, Mg

Amarillo

NaCl, NaNO3,

“Electrico”

Al, Mg, BaO, sales de Sb

violeta

CuSO4.5H2O, CuH.AsO3,

plata

Compuestos de Sr y Cu

 

Tal vez el color más fácil de obtener sea el amarillo, que se debe al sodio. Precisamente, es un contaminante de las mezclas pirotécnicas, ya que les comunica su color característico, además sus sales retienen agua y alteran el comportamiento químico de dichas mezclas. Por ello, suele sustituirse por potasio.

 

Uno de los colores más difíciles de conseguir es el azul, cuyas fórmulas artesanales se mantienen en cierto secreto. La región espectral situada entre el verde y el azul no dispone todavía de sustancias adecuadas y constituye uno de los objetivos actuales de investigación de la industria pirotécnica.

 

Los oxidantes proporcionan el oxígeno necesario para producir la combustión de la mezcla. Los agentes reductores actúan como combustible para quemar el oxígeno producido por los oxidantes y, como consecuencia, se produce gas a alta temperatura. Al producirse la mezcla, los agentes productores del color reaccionan con los oxidantes en una primera etapa para dar óxidos e hidróxidos. En una segunda etapa, se pueden producir otras nuevas especies que son las realmente responsables de los colores observados.

 

Los procesos responsables de la producción del color en los fuegos artificiales son dos: la incandescencia y la luminiscencia. En la incandescencia, la luz se produce a partir de la energía calorífica. El calor provoca que una sustancia emita radiación, primeramente en la región infrarroja del espectro, para después emitir radiación roja, naranja, amarilla y, finalmente, blanca si el calor suministrado es suficiente.

 

La luminiscencia, es la emisión de luz no causada por combustión y que tiene lugar a temperaturas menores. Así, cuando determinados materiales absorben energía de distintas clases, parte de esta energía puede ser emitida en forma de luz. Un ejemplo de esta emisión luminiscente es la luz que emiten algunas pegatinas y adhesivos que brillan en la oscuridad después de haber sido expuestas a la luz natural o artificial.

 

En cualquier caso el espectro obtenido no es continuo y lo que el ojo percibe son zonas de color más o menos aisladas y en las que, generalmente, es dominante un color. Por tanto, los efectos visuales característicos de los fuegos artificiales se deben fundamentalmente a espectros de emisión de llama, bien atómicos o bien moleculares, que tienen lugar en la región visible.

 

Fuente:

Química en acción”. Taller de la universidad de Alcalá (facultad de Química).

 

 

 Cuestiones:

  1. ¿Quiénes fueron los primeros europeos en dominar los fuegos artificiales?
  2. ¿Qué componentes forman parte de los fuegos artificiales? ¿Qué función tienen en el proceso?
  3. Nombra (haciendo uso de la nomenclatura química) los compuestos que dan lugar al color naranja, amarillo, verde y “eléctrico”.
  4. ¿Cuáles son los procesos responsables de la producción de color? 
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  1. #1 por jual propolis el 6 diciembre, 2012 - 7:14

    It’s going to be finish of mine day, except before finish I am reading this great paragraph to increase my experience. regards Propolis

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