De dónde salen los colores de los fuegos artificiales

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Cada color es un metal en una llama#

Una estrella de color, la pastilla que arde al salir de la carcasa, lleva la sal de un solo metal. En la llama, el metal forma moléculas pequeñas (el sodio y el litio quedan como átomos libres), que solo emiten luz en ciertas longitudes de onda: el estroncio da rojo, el bario verde, el cobre azul, el sodio amarillo, el calcio naranja.

En 2003, los investigadores en pirotecnia W. Meyerriecks y K. L. Kosanke rociaron cada sal en la llama de un quemador, a unos 1900 °C, y registraron la luz. Las estrellas de color de esta página están dibujadas a partir de sus tablas, el sodio y el litio a partir de las tablas atómicas del NIST, y convertidas en color con el modelo estándar de la visión humana.

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Con gafas de difracción, una chispa se ve en varias imágenes#

Las gafas dibujadas aquí tienen 500 líneas por milímetro, una densidad que se vende para mirar fuegos artificiales. Desvían cada longitud de onda con su propio ángulo: el violeta de 400 nm, 11,5°; el rojo oscuro de 700 nm, 20,5°. Junto a cada chispa aparece una imagen por cada longitud de onda que emite, a los dos lados, con el azul más cerca.

El sodio emite un solo color: dos líneas, a 589,0 y 589,6 nm, demasiado próximas para separarlas aquí. Por eso una carcasa de sodio lanza a cada lado una imagen nítida de sí misma.

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Dos rojos que parecen iguales#

Arriba, estroncio; abajo, litio. Para el ojo son casi el mismo rojo. Con las gafas se separan. Casi toda la luz del litio está en una sola línea, a 670,8 nm, así que forma una sola imagen limpia.

El estroncio forma una escalera borrosa de imágenes, a partir de dos moléculas: el monocloruro de estroncio (SrCl), más intenso a 674 y 661 nm, y el monohidróxido de estroncio (SrOH), con emisiones a 682 y 671 nm y una emisión naranja a 606 nm. Así distingue un espectroscopio los elementos cuando el color no basta.

4

El verde es cloruro de bario#

El verde del bario sale sobre todo del monocloruro de bario (BaCl), una molécula que se forma en la llama, con dos bandas fuertes a 514 y 524 nm. Con las gafas, las imágenes son estrechas y están juntas.

Por eso el verde clásico de bario necesita cloro en su mezcla. Sin él, el bario forma hidróxido y óxido de bario; el óxido de bario brilla en una franja amplia del verde al rojo, y el verde palidece.

5

Por qué el azul es el color más difícil#

El azul sale del cloruro de cobre(I) (CuCl), que brilla sobre todo entre unos 410 y 500 nm, con más fuerza a 436 nm. Por encima de cierta temperatura de la llama, la molécula se rompe. Una estimación sitúa ese límite cerca de 1500 kelvin (unos 1230 °C), y la modelización termodinámica cerca de 2500 kelvin (unos 2230 °C); las mediciones de 2003 registraron luz intensa de cloruro de cobre en una llama de unos 1900 °C.

Por encima del límite domina la luz verde del hidróxido de cobre(I), y las partículas calientes brillan en blanco. Abajo se simula una estrella azul que arde a una temperatura demasiado alta. Los químicos llaman al azul el color más difícil de todos: en una comparación de 2021 entre diez mezclas azules, la más pura alcanzó una pureza de color media del 56 %.

Ponte las gafas: la estrella que arde a la temperatura adecuada tiene imágenes azules y verde azuladas, estrechas, cerca de la chispa; la demasiado caliente añade imágenes verdes intensas y una franja de arcoíris.

6

El dorado y el blanco son calor, no química#

Hay luz que no se concentra en unas pocas longitudes de onda: forma un espectro continuo. El carbón vegetal que arde y las partículas de metal caliente brillan como la resistencia de un hornillo: todos los colores a la vez, en proporciones que fija la temperatura. Con las gafas forman una franja completa de arcoíris, sin huecos.

El sauce dorado de arriba son chispas de carbón vegetal, que se enfrían y enrojecen al caer. Abajo, estrellas blancas de partículas calientes de metal que arde. El magnesio entró en los fuegos artificiales hacia 1865, y el aluminio en 1894. Las temperaturas de la simulación se han elegido para reproducir el aspecto de las chispas; no son valores medidos.

7

Una pizca de sodio vuelve naranja el rojo#

El sodio está en casi todo, y su línea amarilla es tan intensa que una traza basta para cambiar un color. Las mediciones de 2003 encontraron el pico de 589 nm incluso cuando el equipo rociaba agua destilada.

Arriba, una estrella de estroncio; abajo, la misma estrella con un tercio de su luz procedente del sodio. Para el ojo es naranja. Con las gafas, una imagen amarilla y nítida sobresale de la escalera roja.

8

El morado no tiene longitud de onda propia#

El arcoíris va del rojo al violeta, pero el morado que mezcla el rojo con el azul no está en él. Una estrella morada combina compuestos de estroncio y de cobre, que emiten luz roja y azul; el ojo mezcla ambas luces.

Con las gafas vuelven a separarse: las imágenes azules cerca de la chispa, las rojas lejos, y entre ellas un verde azulado tenue, de las bandas más débiles del cobre.

9

Un corazón visto de perfil es una línea#

Una carcasa que dibuja un corazón lleva las estrellas dispuestas en un mismo plano, formando un corazón. Visto de frente, es un corazón (izquierda). Girado un poco, se estrecha (centro). Visto de canto, es una línea (derecha).

La carcasa estalla con un ángulo al azar y no puede saber dónde estás tú. Por eso los corazones y las caras sonrientes del cielo salen tan a menudo torcidos.

10

Primero el destello, luego el estruendo#

La luz llega casi al instante. El sonido viaja por el aire a unos 343 m/s a 20 °C, así que el estruendo llega más tarde cuanto más lejos estás.

Activa el sonido con el botón de la imagen y mueve el lugar de lanzamiento. El estruendo es sintetizado; el retraso es el real.