CHIMICA sperimentale

Pirotecnia, Händel e fuochi artificiali

Tutti gli anni, il lunedì più vicino a ferragosto, da una splendida posizione panoramica collinare a 700 m di altezza e prospiciente la mia visualità estiva, si effettua un tradizionale e seguitissimo spettacolo pirotecnico, che fa alzare gli occhi a migliaia di spettatori raggiunti anche a grande distanza dalle luci e dai colori di questi meravigliosi fuochi.

A parte l'effetto coreografico, come è possibile realizzare questi spettacoli? Come si ottengono queste luci colorate?
Riprendo in mano un libretto ora introvabile che avrò letto in passato forse mille volte: "Pirotecnia e fuochi artificiali" del colonnello Attilio Izzo, edito da Hoepli nel 1950.
Poichè in rete si trovano ottimi scritti sull'arte pirotecnica, sui vari prodotti e sui moderni sistemi di controllo dei lanci, non mi soffermo su queste informazioni ma su quelle più prettamente chimiche.

La base di lancio di ogni fuoco è ancora la gloriosa polvere nera, fatta, come quasi tutti sanno, di una miscela di nitrato di potassio, KNO₃, di carbone di legna e di zolfo.
Questa miscela accesa in un punto provoca in tutti i granelli una serie di velocissime reazioni di ossidoriduzione con sviluppo di una ingente quantità di gas ad alta temperatura, che provoca gli effetti ben noti di deflagrazione e spinta.
Il colore della combustione della polvere nera è più o meno quello del carbone, cioè aranciato, scintillante, non particolarmente vivo, e si vede chiaramente all'atto del lancio, a terra, seguito da un botto sordo, che è la violenta spinta verso l'alto del "fuoco" che dovrà accendersi in cielo con il relativo colore.

Analizziamo ora i colori, che sono quelli che ci interessano di più.
Un colore è dato dalla combustione (che è poi sempre una reazione redox) di un combustibile e di un comburente fornitore di ossigeno.
Il combustibile in genere è carbone, gomma lacca, zolfo, lattosio, destrina, nerofumo, PVC, ecc., le formulazioni sono infinite, ogni pirotecnico ha la sua gelosa ricetta speciale...

Determinante ai fini del colore del fuoco è il comburente o un sale ad esso miscelato: sono in genere sostanze fortemente ossidanti derivate da un metallo i cui sali colorano la fiamma.
Ecco qualche esempio, fra quelli più usati:

Luci rosse: sali di stronzio, nitrato Sr(NO₃)_2, carbonato SrCO₃

Luci verdi: sali di bario, nitrato Ba(NO₃)₂, clorato Ba(ClO₃)₂

Luci gialle: sali di sodio, ossalato Na₂(COO)₂, nitrato NaNO₃, carbonato Na₂CO₃

Luci azzurre: sali di rame, carbonato CaCO₃, cloruro CuCl₂, ossicloruro CuO.CuCl₂, solfato ammoniacale CuSO₄.nNH₄OH.

Luci viola: miscele di coloranti rossi e verdi (Sr + Cu + eventuale Hg₂Cl₂)

Luci arancio: miscele di coloranti rossi e gialli (Sr + Na)

Luci bianche: alluminio Al, magnesio Mg, siliciuro di calcio CaSi2, antimonio Sb

L'ossidante classico era una volta il clorato di potassio KClO₃, ora sempre più sostituito dal perclorato KClO₄, molto meno pericoloso.
Il colore della fiamma dello ione potassio è violetto, ma troppo poco intenso per essere determinante, quindi il perclorato serve essenzialmente per far bruciare velocemente e ad alta temperatura il combustibile. A questa temperatura gli ioni dei metalli sopra citati impartiscono alla fiamma il loro caratteristico colore, creando l'effetto coreografico voluto.
E i tre "botti" finali? Questi devono produrre solo la maggior quantità di rumore possibile e sono quindi delle piccole "bombe" non colorate (producono solo un intenso lampo bianco giallastro), ma la cui velocità di "ossidazione" deve essere elevatissima: le ricette sono tante ma non ne metterò qui nemmeno una...

E dopo questo trionfo di sali di stronzio e bario, godiamoci Händel !