La química detrás de las bengalas

No todos los fuegos artificiales son iguales. Por ejemplo, hay una diferencia entre un petardo y una bengala: el objetivo de un petardo es crear una explosión controlada; una bengala, por otro lado, arde durante un largo período de tiempo (hasta un minuto) y produce una brillante lluvia de chispas.

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Una bengala consta de varias sustancias:

• Un oxidante
• Un combustible
• Hierro, acero, aluminio u otro polvo metálico
• Un aglutinante combustible

Además de estos componentes, también se pueden agregar colorantes y compuestos para moderar la reacción química. A menudo, el carbón y el azufre son combustibles de fuegos artificiales, o las bengalas pueden simplemente usar el aglutinante como combustible. El aglutinante suele ser azúcar, almidón o goma laca. El nitrato de potasio o el clorato de potasio pueden usarse como oxidantes. Los metales se utilizan para crear las chispas. Las fórmulas de bengala pueden ser bastante simples. Por ejemplo, una bengala puede consistir solo en perclorato de potasio, titanio o aluminio y dextrina.

Ahora que has visto la composición de una bengala, consideremos cómo reaccionan estos químicos entre sí.

Oxidantes

Los oxidantes producen oxígeno para quemar la mezcla. Los oxidantes suelen ser nitratos, cloratos o percloratos. Los nitratos están formados por un ion metálico y un ion nitrato. Los nitratos dan el 30% de su oxígeno para producir nitritos y oxígeno. La ecuación resultante para el nitrato de potasio se ve así:

2 KNO₃(sólido) → 2 KNO₂(sólido) + O₂(gas)

Los cloratos están formados por un ion metálico y el ion clorato. Los cloratos abandonan todo su oxígeno, causando una reacción más espectacular. Sin embargo, esto también significa que son explosivos. Un ejemplo de clorato de potasio que produce oxígeno se vería así:

2 KClO₃(sólido) → 2 KCl (sólido) + 3 O₂(gas)

Los percloratos tienen más oxígeno, pero es menos probable que exploten como resultado de un impacto que los cloratos. El perclorato de potasio produce su oxígeno en esta reacción:

KClO_{4 4}(sólido) → KCl (sólido) + 2 O₂(gas)

Agentes reductores

Los agentes reductores son el combustible utilizado para quemar el oxígeno producido por los oxidantes. Esta combustión produce gas caliente. Ejemplos de agentes reductores son azufre y carbón, que reaccionan con el oxígeno para formar dióxido de azufre (SO₂) y dióxido de carbono (CO₂), respectivamente.

Reguladores

Se pueden combinar dos agentes reductores para acelerar o ralentizar la reacción. Además, los metales afectan la velocidad de la reacción. Los polvos metálicos más finos reaccionan más rápidamente que los polvos gruesos o las escamas. También se pueden agregar otras sustancias, como la harina de maíz, para regular la reacción..

Ligantes

Los aglutinantes mantienen la mezcla unida. Para una bengala, los aglutinantes comunes son dextrina (un azúcar) humedecida por agua o un compuesto de goma laca humedecido por alcohol. El aglutinante puede servir como agente reductor y como moderador de reacción..