A química por trás das cores do fogo de artifício

Criar cores de fogos de artifício é um empreendimento complexo, que requer considerável arte e aplicação da ciência física. Excluindo propulsores ou efeitos especiais, os pontos de luz ejetados do fogos de artifício, denominadas "estrelas", geralmente exigem um produtor de oxigênio, combustível, aglutinante (para manter tudo onde precisa estar) e um produtor de cores. Existem dois mecanismos principais de produção de cores em fogos de artifício, incandescência e luminescência.

Incandescência é luz produzida a partir do calor. O calor faz com que uma substância fique quente e brilhe, emitindo inicialmente infravermelho, depois luz vermelha, laranja, amarela e branca à medida que se torna cada vez mais quente. Quando a temperatura de um fogo de artifício é controlada, o brilho de componentes, como carvão, pode ser manipulado para ter a cor (temperatura) desejada no momento adequado. Metais, como alumínio, magnésioe titânio, queimam muito e são úteis para aumentar a temperatura do fogo de artifício.

Luminescência é luz produzida usando energia outras fontes que não o calor. Às vezes, a luminescência é chamada de 'luz fria' porque pode ocorrer em temperatura do quarto e temperaturas mais baixas. Para produzir luminescência, a energia é absorvida por um elétron de um átomo ou molécula, causando excitação, mas instável. A energia é fornecida pelo calor do fogo de artifício em chamas. Quando o elétron retorna a um estado de energia mais baixo, a energia é liberada na forma de um fóton (luz). A energia do fóton determina seu comprimento de onda ou cor.

Em alguns casos, os sais necessários para produzir a cor desejada são instáveis. O cloreto de bário (verde) é instável à temperatura ambiente, portanto bário deve ser combinado com um composto mais estável (por exemplo, borracha clorada). Nesse caso, o cloro é liberado no calor da queima da composição pirotécnica, para formar cloreto de bário e produzir a cor verde. O cloreto de cobre (azul), por outro lado, é instável a altas temperaturas, portanto o fogo de artifício não pode ficar muito quente, mas deve ser brilhante o suficiente para ser visto.

Cores puras exigem ingredientes puros. Mesmo pequenas quantidades de impurezas de sódio (amarelo-laranja) são suficientes para sobrecarregar ou alterar outras cores. É necessária uma formulação cuidadosa para que muita fumaça ou resíduo não oculte a cor. Nos fogos de artifício, assim como em outras coisas, o custo geralmente está relacionado à qualidade. A habilidade do fabricante e a data em que o fogo de artifício foi produzido afetam bastante a exibição final (ou a falta dela).

Apenas colocar produtos químicos corantes em uma carga explosiva produziria um fogo de artifício insatisfatório! Há uma sequência de eventos que levam a uma exibição bonita e colorida. Acender o fusível acende a carga do elevador, que impulsiona o fogo de artifício para o céu. A carga do elevador pode ser pó preto ou um dos propulsores modernos. Essa carga queima em um espaço confinado, empurrando-se para cima quando o gás quente é forçado através de uma abertura estreita.

O fusível continua a queimar com um atraso de tempo para atingir o interior do casco. O shell está repleto de estrelas que contêm pacotes de metal sais e material combustível. Quando o fusível atinge a estrela, o fogo de artifício fica bem acima da multidão. A estrela se desfaz, formando cores brilhantes através de uma combinação de calor incandescente e luminescência de emissão.