Química Integral

Espetáculos de som e luz nos céus

Por: Sérgio de Paula Machado e Ângelo C. Pinto

Publicado em 12/12/2011 | Atualizado em 12/12/2011

A queima de fogos na praia de Copacabana, no Rio de Janeiro, atrai milhões depessoas para o bairro na virada do ano. Mas poucos imaginam as reações químicas que estão por trás do espetáculo pirotécnico. (foto: Danilo Schinke/ Flickr – CC BY-NC 2.0)

Os fogos de artifício foram levados pelos árabes para a Europa, e as festividades pirotécnicas de caráter cívico ou religioso surgiram na Itália, na cidade de Florença, no final do século 14.

Os espetáculos produzidos atualmente por fogos de artifício atraem e seduzemespectadores de todas as idades e crenças. No entanto, o espectro de cores nem sempre foi tão amplo assim. Nos primórdios, as cores desses artefatos estavam limitadas ao dourado e prateado, por ser a mistura dos componentes restrita a apenas pólvora, carvão (carbono vegetal) e limalha de ferro.

O universo de cores dos fogos de artifício ganhou não só novos matizes com adescoberta, em 1786, do clorato de potássio, pelo químico francês Claude Louis Berthollet (1748-1822), mas também grande luminosidade e brilho com a disponibilidade dos elementos químicos magnésio (1865) e alumínio (1894).

Inventados pelos chineses antes daera cristã, os fogosde artifício terrestres deram lugar aos fogos aéreos só a partir do século passado

Inventados pelos chineses antes da era cristã, os fogos de artifício terrestres deram lugar aos fogos aéreos só a partir do século passado. Além da variedade de formas, a multiplicidade de cores torna a queima defogos de artifício um grande espetáculo.

Quem os vê a distância não imagina as reações químicas que estão por trás das impressionantes apresentações pirotécnicas que maravilham, por exemplo, todos os anos,em 31 de dezembro, na praia de Copacabana, no Rio de Janeiro (RJ), os milhões de pessoas que vão assistir à festa de Ano Novo.

Mas o que realmente faz com que ocorra essa variedade de cores no céu?

Barulho e luz

Por trás desse espetáculo está a química, com seus processos de perda de elétrons (oxidação) e de fornecimento de energia para essas partículas subatômicas (excitaçãoeletrônica).

O primeiro processo é responsável pelo barulho produzido pelo aquecimento das substâncias químicas; o segundo, pela emissão de luz – mais adiante, detalharemos cada um desses processos.

Portanto, as imagens e os sons de cada explosão são o resultado de diversas reações químicas.

Oxidações (perda de elétrons) e reduções (ganho de elétrons) de produtos químicos ocorrem nos fogos de artifício em sua trajetória em direção ao céu. Oxidantes produzem o gás oxigênio, necessário para queimar a mistura dos agentes redutores e para excitar os átomos dos compostos emissores de luz.

Mudança de orbital

Para que se entenda como os fogos de artifício colorem o céu e o barulho queprovocam, é preciso se entender o que são os átomos. Os átomos são formados por núcleos – que contêm os prótons e os nêutrons – e por elétrons. Como o nome sugere, os núcleos ocupam uma região muito pequena e condensada – cerca de 99% da massa atômica estão aí concentrados.

Para que se entenda como os fogos de artifício colorem o céu, é preciso seconhecer a estrutura dos átomos. Esse processo está relacionado diretamente às transições dos elétrons de um orbital para outro. (imagem: iStockphoto/ pialhovik)

Para exemplificar o tamanho reduzido do núcleo, basta fazer o seguinte exercício deimaginação. Se o tamanho dele for aumentado até atingir o de uma cabeça de alfineteou mesmo de um palito de fósforo – obviamente, isso dependerá se o elemento químico em questão for o de hidrogênio ou um com muitas partículas no núcleo –, o átomo terá, então, o tamanho aproximado do anel do estádio de futebol Maracanã.

Já os elétrons estão dispostos em regiões chamadas orbitais. Os orbitais ocupam regiões de diferentes energias, e o processo do aparecimento da cor está relacionado às transições dos elétrons de um orbital para outro. Isso ocorre quando os elétrons absorvem energia e passam para níveis de maior energia.

Para dissipar a energia absorvida e voltar ao nível de origem, os elétrons emitem luz. Cada elemento químico emite luz com cores distintas e bem características – as coresemitidas por um elemento funcionam como um tipo de carteira de identidade dele.

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Sérgio de Paula Machado
Ângelo C. Pinto
Instituto de Química
Universidade Federal do Rio de Janeiro