domingo, 10 de marzo de 2013

Química fallera: petardos


Adivina, adivina: ¿a quién representa este "ninot"?
Es irremediable, estamos en marzo y con él llegan las fallas. Por las calles de Valencia y alrededores ya no se puede andar sin sufrir sobresaltos por culpa de las continuas explosiones que producen esos artefactos conocidos como petardos. Pero, ¿qué es un petardo? ¿cómo funciona? Si me acompañas trataré de explicártelo de forma sencilla.

En primer lugar, cabría preguntarse qué es lo que producen los petardos. La respuesta es clara, ¿no? Sonido Ruido, luz y humo son la consecuencia de una rápida combustión que conocemos como explosión. Estas veloces combustiones son fruto de una rápida liberación de oxígeno y su posterior recombinación con otros elementos, formándose unos compuestos que conocemos como óxidos.

petardo + energía (golpe, fuego) → óxidos + cenizas + luz + ruido, mucho ruido

Los elementos químicos más abundantes en los petardos son los que puedes ver resaltados en la Tabla Periódica de la figura. Ahora veremos cómo se combinan para producir el resultado de explosión, luz, humo y ruido.

Elementos químicos más usados en Pirotecnia (Fuente)
Los petardos contienen tres componentes básicos: agentes oxidantes, combustibles y la carcasa. Los agentes oxidantes son los encargados de liberar oxígeno para hacer combustionar la mezcla. Suelen ser sales como el nitrato potásico, el clorato potásico o el perclorato potásico. En el caso del clorato potásico (del que ya hablamos en molesybits), y simplificando mucho, la reacción es:

4KClO3 → 2K2O + 2Cl2 + 5 O2

Esta ecuación quiere decir que por cada cuatro unidades de clorato potásico se producen cinco moléculas de oxígeno gaseoso y dos de cloro gas. Y, atención, porque el oxígeno es el Doctor Maligno en esta historia, aunque como leerás más abajo, tampoco debes perder de vista al cloro. La reacción del clorato potásico también libera calor, por lo que se eleva la temperatura de la mezcla. El hecho de que se necesite una mecha o un golpe para que se produzca la reacción tiene que ver con la "activación" del agente oxidante.

Sigamos. En el pequeño recinto que contiene la mezcla ya caliente, tenemos oxígeno gaseoso y el combustible. Básicamente, el combustible lo forman carbono, azufre, aluminio o cualquier otra sustancia susceptible de reaccionar con el oxígeno. Por ejemplo, el azufre y el carbono están ansiosos por unirse químicamente al oxígeno que ha liberado el clorato potásico. Así, en el caso del azufre o del carbono se acaban formando los correspondientes óxidos:

C + O2   →  CO2
S + O2   →  SO2
Tanto el CO2 como el SO2  son sustancias gaseosas a la temperatura que se encuentra el petardo. Por tanto, en muy poco tiempo la presión en el interior del artefacto aumenta de manera considerable. Si recapitulamos, tenemos en muy poco espacio una alta temperatura y  muchísima presión, y una carcasa que suele ser de papel o cartón y que también actúa como combustible.  La explosión es inminente ...


La explosión del petardo, por tanto, libera un montón de gases (SO2 , CO2 , Cl2 ,agua, ...) que deja ese olorcillo característico y al que algunos parecen adictos.

Tras la explosión sólo quedan las cenizas, los gases liberados, el ruido y la luz. Para mejorar sus productos, los fabricantes suelen añadir a sus mezclas otros componentes para estabilizar y ligar bien la mezcla.

En principio, la luz que arrojan los petardos y cohetes de fuegos artificiales tiene que ver con las altas temperaturas que se alcanzan. Recuerda que todos los cuerpos que se encuentren por encima de los -273,15 ºC están irradiando energía luminosa.


Con el objetivo de darle un vistoso y colorido resultado a las explosiones, los fabricantes pirotécnicos añaden sales. Algunas de estas sales son:

Sales de estroncio, como el carbonato de estroncio, que dan tonalidades rojas.
Sales de sodio, como el cloruro de sodio, para que la explosión se vea con tonos dorados o amarillentos.
Sales de cobre, como el sulfato de cobre, que dan una apariencia azulada.

Estas sales reaccionan con el cloro liberado por el agente oxidante, formándose especies químicas capaces de emitir energía luminosa en un rango de longitudes de onda concreto. Así, por ejemplo, los compuestos que se forman entre el cloro y el estroncio irradian luz con una longitud de onda que está en torno a los 620 nm. Esta longitud de onda es traducida por el ojo humano como color rojo.

Si te ha gustado la entrada, puede que te resulte entretenido el vídeo de John Conkling, autor del libro Chemistry of Pyrotechnics.



Esta entrada participa en el XXIII Carnaval de la Química alojado en el blog molesybits.



6 comentarios:

Ismael Díaz dijo...

Tu grandísimo post me ha hecho llegar a la conclusión de que he sido un tirapetardos ignorante, debido a que no tenía NI IDEA de toda la Química de estos explosivos... increíble. Gracias por el post,
un saludo :-)

Luis dijo...

Un mol de gracias a ti, como siempre, por estar ahí, por compartir, por comentar ...

Realmente esta entrada no es más que una aproximación muy grosera a toda la Química Pirotécnica, que es muy interesante.

Ununcuadio Uuq dijo...

Quimitube habló de esto en su blog, quizá te interese. Y me ha encantado la entrada, gracias! :)

Luis dijo...

Gracias, Uuq, me paso por Quimitube a echar un vistazo. :D

Santos Valera dijo...

No es por nada pero esa no es la formula del perclorato.........

Luis dijo...

Si te refieres a la fórmula KClO3, estoy de acuerdo contigo porque esta es la fórmula del clorato potásico.
Gracias por comentar. :)

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