Como os fogos de artifício funcionam?

Fogos de artifício são comumente usados em datas comemorativas ao redor do mundo e, provavelmente, o ano novo é o feriado onde as pessoas mais soltam fogos. Eles emitem luzes brilhantes que concretizam artes e barulhos altíssimos no céu, mas você sabe como funcionam os fogos de artifícios?

A verdade é que existem diversas técnicas e fórmulas para produzir efeitos pirotécnicos, ainda mais com as opções disponíveis atualmente. Para responder algumas dúvidas dos amantes de fogos, o químico e presidente da Guilda Internacional de Pirotécnica, Paul E. Smith, publicou um artigo detalhando como essa arte funciona no site americano The Conversation.

No Brasil, diversas cidades cancelaram a queima de fogos por conta da nova cepa do coronavírus SARS-CoV-2Fonte:  Unsplash 

A resposta química

Não é nenhum mistério que o ingrediente principal da maioria dos explosivos é a pólvora, descoberta pelos chineses há mais de um milênio — a receita mais antiga em um registro oficial é de 1044 d.C.

De acordo com Smith, os ingredientes da pólvora continuam os mesmos há séculos: uma mistura de 75% de nitrato de potássio, 15% de carvão e 10% de enxofre. Com essa combinação é possível criar fogos básicos ou poderosos.

Ao acender um fogo de artifício, o enxofre derreterá quando chegar a 112,8 graus, levando o nitrato de potássio e o carvão a entrarem em processo de combustão. Essa resposta química gerará uma grande quantidade de energia e gás que, ao escaparem por um pequeno orifício, causam a reação que já conhecemos.

A potência desses fogos depende do quanto a mistura é pressionada na estrutura, já a velocidade pode ser alterada de acordo com o tamanho dos grânulos de pólvora — quanto mais fino, mais rápida será a combustão. Com um pequeno orifício, o gás vai escapar rapidamente e lançar o fogo no ar como uma cascata de luz, mas se estiver confinado vai explodir e criar um clarão nas proximidades.

Brilho, cores e som

A cor azul é a mais difícil de se alcançar nos fogos de artifícioFonte:  Unsplash 

Ao causar combustão nesses materiais, eles vão ganhar mais energia nos elétrons dos átomos e, quando eles voltam aos seus níveis normais, liberam a energia em forma de luz. Para aumentar os brilhos e flashes luminosos, são usados metais como alumínio, magnésio e titânio, que produzem faíscas brancas. Já o ferro emite faíscas douradas, enquanto alguns tipos de carvão emitem laranja e vermelho.

Diferentes elementos químicos produzem diferentes cores, como o bário que emite verde quando é aquecido. Mas é possível usar diversas outras cores, por exemplo, o estrôncio com a cor vermelha e o cobre com azul.

Para fazer um som alto, é necessário que a mistura de ingredientes produza uma grande quantidade de gás rapidamente. Sons mais finos, como aquele clássico assobio, podem ser alcançados em fogos de artifícios com uma pequena abertura na estrutura, já para sons mais graves é necessário um espaço totalmente confinado.