Para muchas personas en todo el mundo, los primeros momentos del nuevo año estarán llenos de sonidos y coloridos espectáculos de luces de fuegos artificiales. Desde fuertes explosiones hasta largos silbidos, desde rojos brillantes hasta azules pálidos, hay miles de variaciones de fuegos artificiales y toda una rama de la química que explora estas divertidas explosiones.

Soy químico y presidente de Pyrotechnics Guild International, una organización que promueve el uso seguro de los fuegos artificiales y su uso para celebrar festividades como el Año Nuevo.

Hay cientos de fórmulas químicas, o como me gusta pensar en ellas, recetas pirotécnicas, para fuegos artificiales. Estas recetas todavía se basan en una antigua mezcla de productos químicos que produce la explosión por excelencia, pero los fuegos artificiales modernos utilizan todo tipo de magia química para presentar los increíbles espectáculos de hoy.

Todo comienza con pólvora negra

El primer ingrediente de cualquier fuego artificial es la antigua pólvora negra explosiva. Fue descubierto por alquimistas chinos hace más de mil años, y la receta prácticamente no ha cambiado en los siglos posteriores. Para hacer polvo negro, todo lo que necesita hacer es mezclar 75% de nitrato de potasio, 15% de carbón y 10% de azufre. Para hacer un petardo o petardo básico, basta con poner este polvo en un recipiente, normalmente de cartón o papel grueso.

El polvo negro se usa para lanzar los fuegos artificiales en el aire, así como para encender y propulsar los efectos, como el color, en un patrón en el cielo. ¿Entonces, cómo funciona?

Una vez encendido con una mecha o chispa, el azufre se derrite primero a 235 F (112,8 C). El azufre fluye sobre el nitrato de potasio y el carbón, que luego se queman. Esta reacción de combustión produce rápidamente una gran cantidad de energía y gas, en otras palabras, una explosión. Si hay un pequeño orificio para que escape el gas, la reacción lanza los fuegos artificiales al aire. En un espacio muy reducido, destruye los componentes de los fuegos artificiales y enciende todo lo que está cerca.

Además de cambiar cuán confinada está la pólvora negra, cambiar el tamaño de los gránulos de pólvora también puede cambiar la rapidez con la que se quema. Piensa en una fogata. Cuando agrega una rama de árbol grande, las llamas arden más y más lentamente. Si arrojas un puñado de aserrín a la llama, se quema caliente y rápido. La pólvora negra funciona de manera similar, y esto facilita el control de la cantidad y la rapidez con que se libera la energía.

Diferentes productos químicos para diferentes colores

Si pone polvo de pólvora negra muy fina en un espacio confinado, explota en una nube de calor, gas y ruido. Entonces, ¿de dónde vienen los colores y la luz brillante?

Cuando calientas cualquier material, lo que realmente estás haciendo es poner energía en los electrones de los átomos de ese material. Si excitas los electrones lo suficiente, cuando vuelven a sus niveles de energía normales, liberan ese exceso de energía en forma de luz.

Hay una serie de elementos diferentes que, cuando se agregan a un fuego artificial y se calientan, liberan diferentes longitudes de onda de luz que aparecen en diferentes colores. El estroncio hace rojo. El bario produce verde. El cobre se quema azul, y así sucesivamente.

Hacer fuegos artificiales que produzcan blues ha sido durante mucho tiempo un desafío para los químicos de fuegos artificiales. Los azules profundos son demasiado oscuros y no se pueden ver contra el cielo nocturno. Pero si el azul es demasiado claro, parece blanco. Entonces, la longitud de onda del "azul perfecto" tiene que ser muy precisa. Esto es difícil de lograr porque la luz azul tiene una longitud de onda más corta, lo que significa que la distancia entre los picos y los valles de la onda de luz está muy cerca.

Ciertos elementos producen diferentes colores, pero ¿qué pasa con los destellos y destellos? Para realizar estos efectos, se pueden agregar varios metales a las fórmulas pirotécnicas. El aluminio, el magnesio y el titanio producen chispas blancas. Al agregar hierro se obtienen chispas doradas. Mezclar varios tipos de carbón puede producir chispas rojas y naranjas. Cada uno de estos elementos se quema a una velocidad diferente y de manera diferente y, por lo tanto, produce diferentes colores e intensidades de luz.

Hacer un silbato o un boom

La pieza final de un buen fuego artificial es un emocionante efecto de sonido.

Para agregar efectos de sonido a los fuegos artificiales, necesita una fórmula que produzca una gran cantidad de gas muy rápidamente. Si un fuego artificial tiene una pequeña abertura para que salga el gas, producirá un silbido. La velocidad del gas y el tamaño de la abertura variarán el tono y el sonido de un silbato.

Hacer un boom es mucho más fácil. Simplemente coloque una fórmula energética en un espacio confinado sin ningún lugar al que pueda ir el gas. Cuando se encienda, la presión aumentará y los fuegos artificiales explotarán, produciendo un estruendo o explosión repentino.

Mientras mira los fuegos artificiales esta víspera de Año Nuevo o lanza algunos de los suyos en el patio trasero, ahora sabrá cómo funcionan. Los fuegos artificiales son muy divertidos, pero las explosiones y las sustancias químicas en llamas son peligrosas, incluso si vienen en envases coloridos. Si puede lanzar fuegos artificiales de consumo legalmente en su ciudad, manéjelos correctamente.