Conheça a ciência e processos químicos por trás dos fogos de artifício

Para muitas pessoas ao redor do mundo, os primeiros momentos de 2022 serão preenchidos com os sons e shows de luzes coloridas de fogos de artifício. De estrondos altos a assobios longos, de vermelhos e amarelos brilhantes a azuis e verdes neon, existem milhares de variações e diversos processos químicos envolvidos.

É importante salientar, contudo, que, em diversos lugares do mundo, a prática é proibida, em especial a comercialização, o armazenamento, o transporte e a queima de fogos de artifício ou artefatos pirotécnicos que fazem barulho.

Isso porque os fogos de artifício com estampido, além de provocarem a poluição ambiental, perturbam e geram prejuízos e transtornos por vezes irreparáveis em idosos, crianças, pessoas com deficiência e autistas, além de causarem pânico em animais. Por esses motivos, muitos preferem apreciar a queima de fogos com efeito apenas visual, e não sonoro.

Químico explica tudo sobre os fogos de artifício

Paul Smith, presidente do Grêmio Internacional de Pirotecnia e membro da Associação Americana de Pirotecnia, da Associação Nacional de Fogos de Artifício e da Sociedade Internacional de Pirotecnia, tem licença da BATFE para fabricar esses artefatos. BATFE é a sigla em inglês para Escritório de Álcool, Tabaco, Armas de Fogo e Explosivos dos EUA.

Segundo Smith, que é químico, o Grêmio Internacional de Pirotecnia é uma organização que promove o uso seguro de fogos de artifício, em especial em grandes comemorações festivas, como o Ano Novo.

“Existem centenas de fórmulas químicas – ou, como gosto de pensar, receitas pirotécnicas – para fogos de artifício”, disse Smith em um artigo autoral para o site The Conversation. “Essas receitas ainda são baseadas em uma mistura antiga de produtos químicos que produzem o estrondo por excelência, mas os fogos de artifício modernos usam todos os tipos de magia química para dar os shows incríveis de hoje”.

De acordo com o químico, o primeiro ingrediente de qualquer fogo de artifício é o antigo pó preto explosivo conhecido como pólvora. “Esse item foi descoberto por alquimistas chineses há mais de mil anos, e a receita permaneceu praticamente inalterada nos séculos desde então”, explicou Smith.

A composição da pólvora conta com 75% de nitrato de potássio, 15% de carvão e 10% de enxofre. “Para fazer um fogo de artifício básico, basta colocar esse pó em um recipiente, geralmente feito de papelão grosso ou papel”, revelou.

“Uma vez aceso com um fusível ou faísca, o enxofre derrete primeiro a 112,8ºC, fluindo sobre o nitrato de potássio e o carvão, que então queimam”, descreve Smith. “Essa reação de combustão produz rapidamente uma grande quantidade de energia e gás – em outras palavras, uma explosão”.

Segundo Smith, o tamanho dos grânulos de pólvora e o quão confinado estiver o pó preto, pode alterar a velocidade de sua combustão. “Pense em uma fogueira. Quando você adiciona um grande galho de árvore, as chamas queimam por mais tempo e mais devagar. Se você jogar um punhado de serragem na chama, ela queima quente e rápido. O pó preto funciona de forma semelhante e isso torna mais fácil controlar a quantidade e a rapidez com que a energia é liberada”, disse.

Produtos químicos diferentes para cores diferentes

“Quando você aquece qualquer material, o que você realmente está fazendo é colocando energia nos elétrons dos átomos desse material”, explica o químico. “Se você excitar os elétrons o suficiente, quando eles voltam aos seus níveis normais de energia, eles liberam o excesso de energia na forma de luz”.

Existem vários elementos diferentes que, quando adicionados a um fogo de artifício e aquecidos, liberam diferentes comprimentos de onda de luz que aparecem em cores diferentes. “O estrôncio torna-se vermelho. O bário produz o verde. O cobre queima em azul e assim por diante”, disse Smith.

Ele conta que fazer fogos de artifício que produzem azuis tem sido um desafio para os químicos. “Os azuis profundos são muito escuros e não podem ser vistos contra o céu noturno. Mas, se o azul for muito claro, parece branco. Portanto, o comprimento de onda do ‘azul perfeito’ deve ser muito preciso”.

Segundo Smith, isso é difícil de conseguir porque a luz azul tem um comprimento de onda mais curto – o que significa que a distância entre os picos e vales da onda de luz são muito próximos.

Certos elementos produzem cores diferentes, mas e o brilho e os flashes? “Para fazer esses efeitos, vários metais podem ser adicionados às fórmulas pirotécnicas”, revela Smith. “Alumínio, magnésio e titânio produzem faíscas brancas. Ao adicionar ferro, você obtém faíscas douradas. A mistura de vários tipos de carvão pode produzir faíscas vermelhas e laranja. Cada um desses elementos queima em uma velocidade diferente e de uma maneira diferente e, portanto, produz cores e intensidades de luz variadas”.

Fogos de artifício com efeitos sonoros

Ainda que, conforme mencionado, os fogos de artifício com barulho não sejam aconselháveis e, em alguns locais, sejam até mesmo proibidos, muitos deles ainda apresentam essa controversa característica.

Smith explica como os sons são produzidos. “Para adicionar efeitos sonoros aos fogos de artifício, você precisa de uma fórmula que produza uma grande quantidade de gás muito rapidamente. Se um fogo de artifício tiver uma pequena abertura para o gás sair, ele produzirá um som de assobio. A velocidade do gás e o tamanho da abertura irão variar o tom e o som de um apito”.

Segundo Smith, fazer um “boom” é muito mais fácil. “Simplesmente, coloque uma fórmula energética em um tubo confinado sem nenhum lugar para o gás ir. Quando aceso, a pressão aumentará e os fogos de artifício explodirão, produzindo o estrondo”.

Embora fogos de artifício sejam muito divertidos e simbólicos, as explosões e os produtos químicos em chamas são perigosos. Smith alerta que é preciso cautela por parte de quem fabrica e vende o artefato. “Se você pode legalmente lançar fogos de artifício para consumidores em sua cidade, trate-os de maneira adequada”.

Evidentemente, quem manuseia deve ter cuidado redobrado e certificar-se de que o ambiente é conveniente para a prática. Comprar de vendedores certificados e autorizados, jamais soltar em lugares fechados, usar o suporte correto, manter uma distância segura do corpo e verificar se está longe o suficiente de qualquer rede elétrica são alguns dos principais cuidados a serem tomados.