Colorido espectáculo de verano
2002/07/01 Mendiburu, Joana - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Los vivos colores que producen los fuegos artificiales, el ruido y el espectáculo son para muchos uno de los principales exponentes de la fiesta. Pero los espectáculos también cegan, el espectador no es consciente de la infraestructura del espectáculo y en el caso de los cohetes ocurre así: detrás de esas luces y explosiones hay una estructura sencilla y mezclas precisas.
Usos a lo largo de la historia
El cohete es de origen chino. El polvo negro o al menos la pólvora se utilizó por primera vez en él, VIII. y IX. en torno a los siglos. En Europa, XIII-XIV. Apareció hacia el siglo XX.
Durante la Edad Media, durante la guerra, no se utilizaron para incendiar, pero sí para asustar a los caballos. Para aumentar este efecto, el XVI. A finales del siglo XX, los cohetes se llenaban de petardos y granadas, idea que luego se descartó. Es más, debido a la dificultad de determinar la dirección de los cohetes, se descartaron por completo durante mucho tiempo. Sin embargo, parece que fueron muy utilizados durante la Primera Guerra Mundial y, al igual que ha ocurrido con otros materiales y tecnologías, hoy en día se utilizan mayoritariamente para celebraciones, la excusa para desarrollar cohetes ha sido la guerra.
Estructura de los fuegos artificiales
La mayoría de los fuegos artificiales sólo tienen dos compartimentos. El inferior, que está en contacto con la mecha, se llena de pólvora, y en el segundo se meten los elementos que van a crear el espectáculo al explotar. Los fuegos artificiales con más compartimentos se suceden con más de una explosión.
La pólvora, al quemarse, segrega gran cantidad de gas y mueve el cohete hasta la altura en que estalla. El gas sale de los orificios preparados para ello, lo que hace que el cohete se mueva. La pólvora no se extiende mucho, no es muy tóxica y es muy estable en zonas sin humedad, por eso se utiliza tanto.
Una vez incendiados, para evitar que chocen con la campana de la iglesia, los cohetes de retención en dirección recta llevan un palo.
Nada más incendiar la pólvora, el cohete parte a toda velocidad en el cielo hasta que explota bruscamente. Entonces, para el disfrute de los más pequeños y mayores de la casa, el cielo se adorna con vivos colores y todo tipo de formas. En algunos casos se produce una luminosidad brillante y un elevado ruido. Estas son las características de los fuegos artificiales: luminosidad, color, forma y ruido.
Iluminando el cielo
Los fuegos artificiales producen la luz por dos fenómenos, pero en ambos casos se producen reacciones redox. Es decir, un oxidante oxida a otro compuesto. Estas reacciones necesitan oxígeno, pero en el caso de los fuegos artificiales no consumen oxígeno del aire. Los oxidantes utilizados suelen ser sales metálicas ricas en oxígeno como nitratos, cloratos y percloratos.
Los fenómenos generadores de luz son la incandescencia y la emisión atómica. La incandescencia es, sencillamente, la propiedad de la materia de emitir luz por altas temperaturas. Sin embargo, merece la pena mencionar un pequeño detalle: la luz emitida es proporcional a la temperatura, es decir, el granulado. Por tanto, con un ligero aumento de la temperatura se consigue mucha más luz.
Es el caso del magnesio. Las partículas de óxido metálico generadas en la oxidación del combustible se elevan a temperaturas superiores a 3.000 ºC, generando una luminosidad suficiente para deslumbrar la incandescencia.
Sin embargo, los productores se basan en la emisión atómica para obtener el color brillante de los fuegos artificiales actuales. Detrás de este nombre técnico hay un suceso relativamente simple, en cuya base se encuentran los electrones.
Los electrones se encuentran alrededor del núcleo del átomo, ordenados escalonadamente en función de su energía. Cuando absorbe energía de una fuente de energía externa, en cuyo caso el calor es la fuente de energía, saltan al siguiente nivel de energía. Para pasar de un nivel a otro, como si las escaleras estuvieran subiendo, los electrones necesitan energía y no pueden quedar a medio camino de dos escalones. Sin embargo, el nuevo nivel energético normalmente no es estable y el electrón volverá rápidamente al nivel inicial de energía. Pero en todo esto, ¿dónde está la luz?
Cuando el electrón baja al nivel básico de energía, libera como luz esa diferencia de energía. Dependiendo del átomo, la diferencia entre niveles energéticos será mayor o menor, por lo que los electrones no liberarán la misma cantidad de energía.
La luz convertida en color
Pero el objetivo de los fuegos artificiales no es iluminar el cielo, sino seducir al espectador, y para ello deben decorar el cielo con vivos colores. ¿Pero existe relación entre la luz y los colores? ¿Y cómo se crean los colores?
Los colores son sensaciones que produce la luz y, por tanto, para saber cómo se producen los colores, primero hay que saber qué es la luz
La luz es una onda electromagnética que se define en función de dos parámetros: frecuencia y longitud de onda. Comparando con las olas que explotan en la playa, la frecuencia sería el número de olas que llegan en un tiempo limitado y la distancia de onda entre una ola y la siguiente. Cuanto mayor es la energía, menor es la longitud de onda de la luz.
El ojo humano no ve todas las longitudes de onda, sólo ve entre 400 y 800 nm aproximadamente y a cada longitud le corresponde un color. La ubela es el color de menor longitud de onda que puede ver el ojo humano (380 nm) y el rojo el de mayor longitud de onda (780 nm). Las ondas entre estas longitudes corresponden al azul, verde, amarillo y naranja. El blanco se obtiene emitiendo ondas de diferente longitud en el mismo momento.
Dependiendo de los componentes que se utilicen para la fabricación del fuego artificial, se obtendrán ondas de diferente longitud. Por poner un ejemplo, si se quiere hacer fuego artificial de color verde se utilizará el bario. En concreto, en el momento de la explosión deberá generarse un cloruro de bario (BaCl 2), compuesto que produce ondas de una longitud aproximada de 500-530 nm, que es el correspondiente al verde.
¡Es más fácil que conseguirlo! Esto se debe a que, en caso de exceso de oxígeno, en lugar de formar cloruro de bario, se producirá óxido de bario (BaO) que producirá ondas de 480-600 nm. Estas longitudes de onda dan colores del azul al verde al naranja. Estos colores pueden ser muy bonitos, pero están muy lejos del verde que se quería conseguir al principio.
Los átomos de sodio son los que generan una de las ondas más largas por emisión atómica. Al calentarse a más de 1.800 ºC, estos átomos crean un intenso color amarillo-naranja. La vitalidad de este color cubre el resto de colores que pueden producirse en el mismo momento.
Para conseguir los colores con precisión es necesario utilizar los componentes de cada uno de ellos, pero además hay que controlar muy bien las reacciones redox para evitar la formación de moléculas no deseadas.
Perdiendo en formas…
Además de los colores, los espectadores son fascinados por las formas: desprendimientos de agua, palmeras, cometas, serpentinas… Dependiendo de los ingredientes y de la estructura, se pueden formar de todas las formas. Pero todos ellos se basan en el principio de que los fuegos artificiales necesitan la máxima energía en el menor espacio posible.
Una de las formas más conocidas es la de la palma que cierra las sesiones de fuegos artificiales. La palmera tiene bolsitas llenas de una mezcla pirotécnica llamada ‘estrella’. Dependiendo de la ubicación de estas bolsas se crearán distintas formas.
También hay fuegos artificiales de gran variedad. Al explotar cada compartimento se enciende un dispositivo que provoca un retardo que hace estallar el siguiente compartimento. Esto permite que en un solo cohete se produzca más de una explosión.
Por otra parte, la duración de las chispas varía en función del tamaño de las partículas del fuego artificial. Si se desea que la luz se mantenga durante mucho tiempo, basta con utilizar partículas grandes, que permanecerán más tiempo calientes y la combustión avanzará con el oxígeno del aire.
Si alguien creía que los colores y formas de los fuegos artificiales se obtienen por casualidad, a partir de ahora tendrá claro que en el hígado hay fenómenos de combustión y emisión de luz, componentes y estructuras bien trabajadas.
Una vez conocidas las partes ocultas de los fuegos artificiales, no os queda más que mirar al cielo y disfrutar del espectáculo que ofrecen.
Pues (NO 3 ) 2 BaCI 2 Ba(CIO 3 ) 2
Amarillo 565-600 nmSodio Oxalato de sodio Óxido de sodio Nitrato de sodio Na 2 C 2 O 4 Na 2 O NaNO 3 Espino de magnesio 600-620 nmCalcio Nitrato de calcio Ca(NO 3 ) 2 Rojiblanco 680-780 nmNitrato de aluminio extraccio Nitrato de estribioPunto negro de los fuegos artificiales Los fuegos artificiales pueden ser espectaculares, pero desgraciadamente también son responsables de la contaminación que el ojo humano no ve. De hecho, un estudio realizado en Delhi (India) el pasado otoño ha demostrado que los fuegos artificiales son uno de los causantes del efecto invernadero (O 3). El ozono es un contaminante secundario, es decir, no se emite directamente a la atmósfera. Se produce cuando los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles reaccionan bajo la radiación solar. Pero, como ya se ha indicado, también puede deberse a fuegos artificiales. En los fuegos artificiales se utilizan sales metálicas ricas en oxígeno como percloratos, estroncio, nitratos y cloratos. Gran parte de la luz que se genera al quemar estas sales tiene una longitud de onda inferior a 240 nm (aunque el ojo humano no lo ve) y la energía radiactiva de estas emisiones es suficiente para disociar las moléculas de oxígeno atmosféricas y formar átomos de oxígeno. A continuación se enlazan las moléculas de oxígeno con los átomos de oxígeno recién formados y se forma el ozono. |
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