La chimica dei fuochi d’artificio

Capodanno è passato da poco e abbiamo potuto assistere a vari spettacoli pirotecnici.

La disciplina che regola l’arte, lo studio e la fabbricazione dei fuochi d’artificio è chiamata pirotecnica. L’origine della parola, che arriva dal greco, deriva da pyr, che significa fuoco, e tecné, ossia tecnica, che unite insieme si traduce in tecnica del fuoco.

La polvere da sparo sembra avere delle origini molto antiche. Infatti, fu scoperta in Cina nel VIII secolo, e poi nel 1300 fu affinata in Italia. In effetti la pirotecnica suscita da sempre molta attrazione.

La base dei fuochi d’artificio è proprio la polvere nera o pirica, ovvero una miscela composta dal 5% di nitrato di potassio (salnitro), dal 15% di carbone in polvere e dal 10% di polvere di zolfo. Alla polvere vengono poi aggiunte anche sostanze ossidanti e un sale per ottenere i colori. Ma andiamo per gradi.

La reazione che dà il nostro effetto pirotecnico è una reazione di combustione. Un esempio molto comune è la combustione della legna nel nostro camino. L’unica differenza è che, nei fuochi d’artificio, la combustione non è alimentata dall’ossigeno dell’aria, ma dall’ossigeno derivato dal nitrato di potassio. Di conseguenza la reazione produce calore.

Il gioco dei colori è frutto di molti esperimenti. Solitamente i metalli, quando sono riscaldati, producono delle fiamme colorate. Ogni metallo presenta un colore diverso. I chimici chiamano questi esperimenti come saggi alla fiamma. L’esposizione al calore porta gli elettroni del metallo dallo stato fondamentale a quello eccitato. Dopo una frazione di tempo gli elettroni tornano al loro stato fondamentale ed emettono una radiazione luminosa, che noi osserveremo come la variazione di colore.

Nei fuochi d’artificio abbiamo proprio questo fenomeno, in cui la combustione genera calore e di conseguenza ci permette di vedere la variazione luminosa. Ogni metallo ha un suo colore e, nella pirotecnica, miscele di metalli portano ad un determinato colore:

• i carbonati e gli ossalati di stronzio danno colore rosso
• i carbonati di Bario daranno colore verde
• i carbonati e gli ossalati di sodio danno colore giallo
• si usa il nitrato di Bario per una colorazione rosa
• i sali di potassio danno colorazione violetta
• i sali di calcio danno colore arancione
• il cloruro di rame dona una colorazione blu intensa

Anche gli effetti sonori sono dovuti ad una particolare miscela chimica. Infatti, si usano acido gallico e acido pirico per poterli produrre, e sono proprio quest’ultimi che durante la reazione di combustione danno un fortissimo effetto sonoro.