FUOCHI D'ARTIFICIO

I fuochi d'artificio sono un tipo di spettacolo pirotecnico che consiste nell'utilizzo controllato di esplosivi e altri materiali pirotecnici per produrre luci brillanti, rumori forti e altri effetti speciali.

Sono generalmente composti da un combustibile, un ossidante e un composto chimico che produce gli effetti desiderati quando viene acceso. Possono essere molto pericolosi se non utilizzati in modo appropriato e è importante seguire le norme di sicurezza durante la manipolazione o l'accensione dei fuochi d'artificio.

ORIGINE

Non è del tutto chiara, ma si ritiene che siano stati sviluppati in Cina antica intorno al IX secolo. Secondo la leggenda, sono stati inventati da un alchimista cinese di nome Li Tian, che scoprì che una miscela di zolfo, nitrato di potassio e carbone poteva produrre un rumore forte e una luce brillante quando veniva accesa. 

COMPOSIZIONE CHIMICA

I fuochi d'artificio sono generalmente composti da un combustibile, un ossidante e un composto chimico che produce gli effetti desiderati quando viene acceso. 

• Il combustibile utilizzato nei fuochi d'artificio è di solito una forma di polvere nera, che è una miscela di zolfo (10%), carbone (15%) e nitrato di potassio (5%). La polvere nera fornisce l'energia necessaria per far salire in aria i fuochi d'artificio e creare gli effetti desiderati.

• L'ossidante utilizzato nei fuochi d'artificio è di solito un composto chimico che fornisce ossigeno per la reazione di combustione. Questo può essere un sale, come il nitrato di potassio o il nitrato di sodio, o un metallo, come il bario o il rame. L'ossidante aiuta a garantire che il combustibile sia completamente bruciato, il che è necessario per produrre gli effetti desiderati.

• Ci sono una varietà di coloranti che possono essere utilizzati, dati da composti metallici e coloranti organici. I diversi coloranti producono colori diversi quando vengono bruciati e le combinazioni di coloranti possono essere utilizzate per creare una vasta gamma di colori e effetti.

• Gli effetti sonori invece sono dovuti ad una particolare miscela di acido gallico e acido pirico che durante la reazione di combustione danno un fortissimo effetto sonoro. 

• Oltre a questi componenti principali, i fuochi d'artificio possono anche contenere altri ingredienti, come leganti, stabilizzanti e acceleranti, che aiutano a migliorare le prestazioni e la stabilità del dispositivo pirotecnico.

Al giorno d'oggi inoltre si aggiunge magnesio e alluminio in polvere per incrementare l’emissione luminosa, mentre l’aggiunta di alcuni sali provoca una diversa colorazione ad esempio il nitrato di bario Ba(NO3)2 determina una colorazione rossa, i sali di sodio una colorazione gialla, quelli di potassio una colorazione violetta, i sali di calcio una colorazione arancione, mentre quelli di rame conferiscono una colorazione verde-azzurro.

Nelle moderne polveri, il nitrato di potassio è stato sostituito da una miscela di clorato e perclorato di potassio KClO3 e KClO4 rispettivamente. Per ottenere una fiamma splendente e abbagliante si usa l’antimonio sotto forma di solfuro Sb2S3. Ad esempio la reazione che avviene tra nitrato di potassio, carbonio e zolfo è la seguente:

10 KNO3 +  8 C + 3 S → 2 K2CO3 + 3 K2SO4 + 6 CO2 + 5 N2

I SAGGI ALLA FIAMMA

Tornando alla questione del colore, 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.

INQUINAMENTO DELL'ARIA

I fuochi d'artificio contribuiscono all'inquinamento dell'aria, poiché i chimici e le particelle rilasciati durante lo spettacolo pirotecnico possono entrare nell'atmosfera e contribuire al livello generale di inquinanti. Alcuni dei chimici che possono essere rilasciati durante uno spettacolo includono anidride solforosa, ossidi di azoto e particolato. Queste sostanze contribuiscono alla formazione dello smog e ad altri problemi di qualità dell'aria.

Inoltre, i chimici utilizzati nei fuochi d'artificio possono entrare nei corsi d'acqua e danneggiare la vita acquatica, e i detriti degli spettacoli di fuochi d'artificio possono anche finire nei corpi d'acqua...