Espectro Electromagnetico: Fuegos Artificiales

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Cuál es la relación entre el espectro electromagnético y la combinación de colores en los fuegos artificiales?

MARCO TEÓRICO

Históricamente fue un cocinero quien hizo los primeros fuegos artificiales hace más de 1200 años, cuando mezcló accidentalmente sal, azufre y carbón, y llenó una rama de bambú con estos ingredientes. A partir de ahí comenzaron a utilizarse en las bodas y algunas festividades.

Más tarde Marco Polo llevó la pólvora a Europa, y el uso de la pirotecnia se extendió poco a poco alrededor del mundo. Al principio eran utilizados para celebrar victorias en las guerras, pero después comenzaron a emplearse en muchas festividades. Hoy en día se utilizan hasta en clausura de eventos deportivos como las Olimpiadas, y cada vez son más espectaculares (Muy interesante).

Colores y componentes

Los fuegos artificiales emiten ciertos colores en función de sus ingredientes. Los fuegos artificiales consisten en una combinación de químicos, metales y polvo de combustión para hacer explosiones o reacciones que producen energía de luz. Se inicia a nivel atómico, cuando los átomos reciben conmociones de alta presión, y tratan de volver a su estado natural. Mediante la introducción de químicos y diferentes residuos de metal a las cargas compactas, todo tipo de colores pueden ser creados para un espectáculo de fuegos artificiales (Pérez Montiel).

Para crear colores, los fabricantes de fuegos artificiales se basan en su conocimiento de cómo determinados componentes químicos combustibles reaccionan durante la transferencia de energía que se da con calor. Por ejemplo:

• Bario. El bario, o sulfato de bario, pertenece al grupo de metales alcalino. Tiene un color plateado metálico blanco suave cuando no se encuentra en estado oxidado. Tiene cualidades tóxicas, lo cual hace que sea difícil de manejar. Tiene usos en el campo de la medicina, incluyendo aplicaciones utilizadas en radiografías. Comúnmente se utiliza en fuegos artificiales y emite un color verde vivo.

• Sodio. El sodio pertenece al grupo de metales alcalino, y a comparación con otros metales comunes, tiene propiedades mucho más suaves, lo cual lo hace muy maleable. No se diluye cuando se enfría a 32 grados Fahrenheit (0° grados Centígrados). En los fuegos artificiales, exhibe un color amarillo o naranja, dependiendo de su temperatura.

• Cobre. El cobre se hace responsable de todos los colores azules en los fuegos artificiales. Se presenta en forma de mineral sólido y se extrae y se usa ampliamente en la industria electrónica, como hilo conductor e interruptores y contactos. Cuando se convierte a la forma de sulfato de cobre hidratado, contiene un tinte de color azul intenso.

• Estroncio. El estroncio está en tubos para televisores a color. En combinación con el hierro, produce imanes. El nitrato de estroncio y el carbonato de estroncio se encuentran en los fuegos artificiales y bengalas de iluminación y señalización. El estroncio se quema en un color rojo brillante muy caliente.

• Aluminio. El aluminio emite un color dorado cuando se somete a 2.700 grados Fahrenheit (1.482 grados Centígrados), y se vuelve blanco a 5.400 grados Fahrenheit (2.982 grados Centígrados). Es un metal sólido, de color blanco plateado que debe ser comercialmente producido a partir de la bauxita y la criolita. Tiene cualidades tóxicas, es resistente a la corrosión y tiene 60 por ciento de la conductividad del cobre.

• Colores múltiples. Al igual que mezclar pigmentos de colores básicos para producir otra tonalidad, puedes mezclar ingredientes de fuegos artificiales para combinaciones de colores intermedias. Uno de esos ejemplos es el color púrpura, que contiene una combinación de estroncio (rojo) y cobre (azul) (Web Quest Sience).

El papel de las ondas largas

Cuando se libera energía de los componentes químicos mencionados, crea longitudes de onda que vemos en forma de color. Los componentes que liberan más energía corresponden a las longitudes de onda más cortas y a los colores del lado azul del espectro. Los componentes que liberan menos energía corresponden a las longitudes de onda más larga y al lado rojo del espectro de colores. Si has oído acerca de ultravioleta e infrarrojo, éstos son los colores de longitud demasiado corta y demasiado larga, respectivamente, como para ver a simple vista. Los fuegos artificiales de colores, necesariamente, caen entre los extremos.

En el año 1900, el físico alemán Max Planck, propuso una explicación, conocida como teoría cuántica, de las frecuencias de la luz que emitían los sólidos muy calientes. En 1905 Albert Einstein amplió esta teoría para incluir todas las formas de luz.

Como todo lo que está en movimiento, los electrones tienen energía cinética pero también poseen energía potencial. En este sentido, cuando los electrones excitados de los átomos caen de un estado de alta energía a un estado de baja energía, se emite luz de una frecuencia o color específico (Burns Ralph).

Los químicos de los siglos XVIII y XIX idearon pruebas a la flama que se apoyan en los colores de las flamas para identificar varios elementos. Las sales de sodio proporcionan una flama amarilla persistente; las sales de potasio, un color azul violáceo fugaz; las sales de litio, un rojo brillante. Al igual que los fuegos artificiales, estos colores de flama son consecuencia de las estructuras electrónicas de los átomos de ciertos elementos específicos

Los colores de los fuegos artificiales y las pruebas a la flama no son lo que parecen a simple vista. Si se hace pasar la luz de la flama a través de un prisma, se separa en luz de varios colores distintos (William Hill, 1999).

OBJETIVO GENERAL

Demostrar la relación entre la luz visible (parte del espectro electromagnético) y los fuegos artificiales para comprender su utilidad en la vida.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Comprender el concepto de luz visible.

• Identificar los químicos causantes de los diferentes colores de los fuegos artificiales.

• Comprender el concepto de espectro de emisión

HIPÓTESIS

Parte del espectro electromagnético (luz visible) se ven afectados por una cierta cantidad de cationes (sales)

...