FOGOS DE ARTIFÍCIO – ANÁLISE DE CÁTIONS ATRAVÉS DA COLORAÇÃO DA CHAMA

Aline de Souza Benedito; Fabiana Fanger Silva

Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro

FACULDADES OSWALDO CRUZ

Bacharelado em Química

RESUMO: Os fogos de artifício são compostos de pólvora e por um sal que define sua cor. Essa cor é explicada pelo fato de que quando determinada quantidade de energia é fornecida a um elemento químico, alguns elétrons da última camada absorvem essa energia, fazendo um salto para um nível mais energético. Quando esses elétrons excitados voltam ao seu estado fundamental, liberam a energia recebida em forma de radiação. Essa radiação é característica de cada elemento químico e pode ter comprimento de onda na faixa do espectro visível. A partir da cor  emitida por cada elemento, pode-se realizar o teste de chama, para identificação dos cátions, muito usada para a descrição de substâncias na análise qualitativa.

PALAVRAS-CHAVE: Fogos de artifício, cores, elementos químicos.

1 INTRODUÇÃO

Um fogo de artifício é composto por pólvora (mistura de enxofre, carvão e nitrato de potássio) e por um sal de um elemento determinado (irá definir a cor da luz produzida na explosão). A descoberta da pólvora é creditada aos chineses, bem como a invenção dos fogos de artifício. Durante a Revolução Francesa sua produção foi aprimorada. Antoine Laurent Lavoisier descobriu uma maneira de sintetizar o nitrato de potássio em grandes quantidades, o que possibilitou um aumento sensível na produção e utilização da pólvora.

Esse trabalho tem como objetivo apresentar os aspectos químicos envolvidos na produção dos fogos de artifício, bem como explicar como se dá a coloração dos fogos através de análises qualitativas.

2 DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS DOS FOGOS

Fogos de artifício são misturas concebidas para produzir um efeito, por calor, luz, som, gás ou fumaça, ou combinação destes, como resultado das reações químicas exotérmicas, onde há liberação de calor. Existe também um aumento significativo da entropia total, fazendo esta reação ser espontânea.

A pólvora, em um fogo de artifício, possui, além do nitrato de potássio (KNO₃), perclorato de potássio (KClO₄) ou clorato de potássio (KClO₃).  Estes compostos são denominados oxidantes e são altamente explosivos. A presença desses sais (KClO₄ e KClO₃) é uma forma de aumentar a explosão e a claridade proporcionada pelo fogo de artifício.

 As cores dos fogos de artifício são explicadas pelo fato de que quando certa quantidade de energia é fornecida a um determinado elemento químico (no caso a chama), alguns elétrons da camada de valência absorvem esta energia passando para um nível mais elevado energeticamente, ficando em um estado excitado. Quando um desses elétrons excitados retorna ao estado fundamental, ele libera a energia recebida anteriormente em forma de radiação. Cada elemento libera a radiação em um comprimento de onda característico, pois a quantidade de energia necessária para excitar um elétron é única para cada elemento. A radiação liberada por alguns elementos possui comprimento de onda na faixa do espectro visível, ou seja, o olho humano é capaz de enxergá-las através de cores. Assim, é possível identificar a presença de certos elementos devido à cor característica que eles emitem quando aquecidos numa chama.

3 RELAÇÃO DAS CORES DA CHAMA COM OS COMPOSTOS

A incandescência é a luz produzida pelo aquecimento de substâncias. Já a luminescência é a luz produzida a partir emissão de energia, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo. É uma característica de cada elemento químico, como:

- Azul: sulfeto de antimônio (Sb₂S₃); limalha de zinco; sais de cobre (CuCl₂ e Cu₃As₂O₃Cu(C₂H₃O₂)₂); nitrato de cobre (Cu(NO₃)₂).

- Verde: limalha de cobre vermelho; sais de bário.

- Vermelho: limalha de ferro e aço, lâmpada negra (fuligem), lítio, Sr(NO₃)_2.

- Roxo: mistura de sais de estrôncio e cobre.

- Amarelo: Âmbar amarelo (resina orgânica) e sais de sódio (chama amarelo-ouro).

- Branco/prata: alumínio e magnésio.

- Laranja: sais de cálcio.

4 CONCLUSÃO

           A história dos fogos de artifício remete há mais de dois mil anos atrás, sendo considerada uma das mais antigas aplicações da química analítica qualitativa. Inicialmente, as cores produzidas pelos fogos eram basicamente dourada e prateada, devido aos componentes restritos (pólvora, carvão e limalha de ferro). Com o passar do tempo, a descoberta de sais de diversos elementos propiciaram novas cores aos fogos.

          De acordo com a chama emitida que é característica de cada elemento, pode-se realizar o teste de chama ou prova da chama, uma técnica que era muito utilizada para a identificação de cátions por via seca (amostra sólida). O surgimento de cores, precipitados, desprendimentos de gases, dissolução de gases, são importantes para a descrição das substâncias na análise qualitativa (mostra os compostos presentes, mas não indica as quantidades). ição das substâncias nos primeiros tempos da Química Analítica.ição das substâncias nos primeiros tempos da Química Analítica

5 REFERÊNCIAS

FREITAS, T.V., Fogos de Artifício – História, Ciência e Sociedade, 2012, 51p. Trabalho de Conclusão de Curso – Instituto de Química, Universidade de Brasília, Distrito Federal, Disponível em <http://bdm.unb.br/bitstream/10483/4871/1/2012_ThiagoVianadeFreitas.pdf> Acesso em 31ago. 2015.

TESTE DE CHAMA, Pontociência, Disponível em <http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=epc&cod=_testedachama>  Acesso em 31 ago. 2015.

DE OLIVEIRA, G.V.M, e LEIVA, E.M., Química, mais cor em nossas vidas, 2012, 4p. Redação selecionada e publicada pela Olimpíada de Química- SP- 2013, Campinas, São Paulo. Disponível em <http://allchemy.iq.usp.br/oqsp/OQSP-2013-1-Gabriel_Oliveira.pdf> Acesso em 31 ago. 2015.