Corante pirotécnico - Pyrotechnic colorant
Um corante pirotécnico é um composto químico que faz com que uma chama queime com uma cor específica . Eles são usados para criar as cores em composições pirotécnicas como fogos de artifício e fogos coloridos . As espécies produtoras de cor são geralmente criadas a partir de outros produtos químicos durante a reação. Os sais de metal são comumente usados; metais elementares são usados raramente (por exemplo, cobre para chamas azuis).
A cor da chama depende do cátion metálico; o ânion do sal tem muito pouca influência direta. Os ânions, no entanto, influenciam a temperatura da chama, aumentando-a (por exemplo, nitratos, cloratos) e diminuindo-a (por exemplo, carbonatos, oxalatos), influenciando indiretamente o brilho e o brilho da chama. Para aditivos que diminuem a temperatura, o limite de corante pode ser cerca de 10-20% em peso da composição.
Alguns exemplos comuns são:
Cor | Nome do composto | Fórmula química | Notas |
---|---|---|---|
vermelho | Nitrato de estrôncio | Sr (NO 3 ) 2 | Comum. Usado com doadores de cloro. Excelente tinto, especialmente com combustíveis metálicos. Usado em muitas composições, incluindo sinalizadores de estradas . |
vermelho | Carbonato de estrôncio | SrCO 3 | Comum. Produz um bom tinto. Retarda a queima de composições, decompõe-se produzindo dióxido de carbono. Retardante de fogo em pólvora . Barato, não higroscópico , neutraliza ácidos. Superior sobre o oxalato de estrôncio na ausência de magnésio. |
vermelho | Oxalato de estrôncio | SrC 2 O 4 | Decompõe-se produzindo dióxido de carbono e monóxido de carbono. Na presença de combustível de magnésio, o monóxido de carbono reduz as partículas de óxido de magnésio, produzindo magnésio gasoso e eliminando a radiação de corpo negro das partículas de MgO, resultando em uma cor mais clara. |
vermelho | Sulfato de estrôncio | SrSO 4 | Comum. Oxidante de alta temperatura. Usado em misturas estroboscópicas e algumas composições vermelhas à base de metal. |
vermelho | Cloreto de estrôncio | SrCl 2 | Comum. Produz chama vermelha brilhante. |
laranja | Carbonato de cálcio | CaCO 3 | Produz chama laranja. Produz dióxido de carbono na decomposição. Freqüentemente usado em fogos de artifício de brinquedo como substituto do estrôncio. |
laranja | Cloreto de cálcio | CaCl 2 | |
laranja | Sulfato de Calcio | CaSO 4 | Oxidante de alta temperatura. Excelente fonte de laranja em composições estroboscópicas. |
laranja | Sulfato de cálcio hidratado | CaSO 4 (H 2 O) x * | |
Ouro / amarelo | Pó de carvão | ||
Amarelo | Bicarbonato de Sódio | NaHCO 3 | Compatível com clorato de potássio. Menor redução da taxa de queima do que o carbonato de sódio. Incompatível com magnésio e alumínio, reage em evolução de gás hidrogênio. |
Amarelo | Carbonato de Sódio | Na 2 CO 3 | Higroscópico. Diminui significativamente a taxa de queima, decompõe o dióxido de carbono em evolução. Fortemente alcalino. Corante muito eficaz, pode ser usado em pequenas quantidades. Corrói magnésio e alumínio, incompatível com eles. |
Amarelo | Cloreto de Sódio | NaCl | Perde a higroscopicidade com o aquecimento. Corrói metais. |
Amarelo | Oxalato de sódio | Na 2 C 2 O 4 | Não higroscópico. Reage ligeiramente com o magnésio, sem reação com o alumínio. |
Amarelo | Nitrato de sódio | NaNO 3 | Também atua como oxidante. Chama brilhante, usada para iluminação. |
Amarelo | Criolita | Na 3 AlF 6 | Um dos poucos sais de sódio não higroscópico e insolúvel em água. |
Verde | Cloreto de bário | BaCl 2 | |
Verde | Clorato de bário | Ba (ClO 3 ) 2 | Exposição clássica verde com combustível goma-laca. Sensível a choques e fricção. Oxidante. |
Verde | Carbonato de bário | BaCO 3 | Uma cor bonita quando o perclorato de amônio é usado como oxidante. |
Verde | Nitrato de bário | Ba (NO 3 ) 2 | Efeito não muito forte. Com doadores de cloro rende-se a cor verde, sem cloro queima o branco. Em composições verdes geralmente utilizadas com percloratos. |
Verde | Oxalato de bário | BaC 2 O 4 | |
Azul | Cloreto de cobre (I) | CuCl | A mais rica chama azul. Quase insolúvel em água. |
Azul | Óxido de cobre (I) | Cu 2 O | Corante azul de menor custo. |
Azul | Óxido de cobre (II) | CuO | Usado com doadores de cloro. Excelente em estrelas compostas . |
Azul | Carbonato de cobre | CuCO 3 | Melhor quando usado com perclorato de amônio . |
Azul | Carbonato de cobre básico | CuCO 3 · Cu (OH) 2 , 2 CuCO 3 · Cu (OH) 2 | Ocorre naturalmente como malaquita e azurita . Bom com perclorato de amônio e para chamas de alta temperatura com presença de cloreto de hidrogênio. Não facilmente aerotransportado, menos venenoso do que Paris Green. |
Azul | Oxicloreto de cobre | 3CuO · CuCl 2 | Bom corante azul com doador de cloro adequado. |
Azul | Paris Green | Cu (CH 3 COO) 2 .3Cu (AsO 2 ) 2 | Acetoarsenita de cobre, Verde Esmeralda . Tóxico. Com o perclorato de potássio produz-se as melhores cores azuis. Não higroscópico. O pó fino facilmente se espalha pelo ar; perigo de inalação tóxico. |
Azul | Arsenito de cobre | CuHAsO 3 | Quase não higroscópico. Quase tão bom corante quanto a acetoarsenita de cobre. Tóxico. Pode ser usado com oxidantes de clorato. |
Azul | Sulfato de cobre | CuSO 4 · 5 H 2 O | Pode ser usado com nitratos e percloratos. Ácido, incompatível com cloratos. Com o fósforo vermelho na presença de umidade libera calor, podendo inflamar-se espontaneamente. Menos caro do que a acetoarsenita de cobre. O sulfato de cobre anidro é higroscópico e pode ser usado como dessecante. Com o perclorato de amônio, produz-se uma cor azul quase tão bonita quanto a alcançável com a acetoarsenita de cobre. |
Azul | Metal cobre | Cu | Raramente usados, outros compostos são mais fáceis de trabalhar. Produz uma bela cor azul em composições à base de perclorato de amônio; mas reage com o perclorato de amônio e libera amônia na presença de umidade. A composição deve ser mantida seca. |
Roxo | Combinação de compostos vermelhos e azuis | Sr + Cu | |
Roxo | Compostos de rubídio | Rb | Raramente usado |
Prata branca | Pó de alumínio | Al | |
Prata branca | Pó de magnésio | Mg | |
Prata branca | Pó de titânio | Ti | |
Prata branca | Sulfeto de antimônio (III) | Sb 2 S 3 | |
Infravermelho | Nitrato de césio | CsNO 3 | duas linhas espectrais poderosas em 852.113 nm e 894.347 nm |
Infravermelho | Nitrato de rubídio | RbNO 3 |
O * indica que o composto queimará em laranja onde x = 0,2,3,5.
Espécies radiantes
Apesar do grande número de doadores de íons metálicos, eles servem para formar apenas algumas espécies atômicas e moleculares que são úteis como emissores de luz.
Em muitos casos, doadores de cloro devem ser adicionados para obter cores suficientemente profundas, pois as moléculas emissoras desejadas devem ser geradas.
Alguns emissores de cor são de natureza atômica (por exemplo, lítio, sódio). A presença de cloro e a reação aos monocloretos podem, na verdade, prejudicar a pureza ou a intensidade da cor.
Em altas temperaturas, os átomos irão ionizar. Os espectros de emissão de íons são diferentes dos de átomos neutros; os íons podem emitir em faixas espectrais indesejadas. Por exemplo, Ba + emite em comprimentos de onda azuis. A ionização pode ser suprimida pela adição de um metal mais fácil de ionizar com fraca emissão visível própria, por exemplo, potássio; os átomos de potássio então agem como doadores de elétrons, neutralizando os íons de bário.
A cor azul é notoriamente difícil de produzir em fogos de artifício, pois os compostos de cobre precisam ser aquecidos a uma temperatura específica para que o tom ideal de azul seja produzido. Assim, um azul profundo e rico é geralmente visto como a marca de um experiente fabricante de fogos de artifício.
Deve-se ter cuidado para evitar a formação de partículas sólidas na zona da chama, sejam óxidos de metal ou carbono; partículas sólidas incandescentes emitem radiação de corpo negro que causa "desbotamento" das cores. A adição de alumínio aumenta a temperatura da chama, mas também leva à formação de partículas sólidas incandescentes de óxido de alumínio e alumínio fundido. O magnésio tem menos efeito e, portanto, é mais adequado para chamas coloridas; é mais volátil do que o alumínio e tem mais probabilidade de estar presente como vapores do que como partículas. A formação de partículas sólidas de óxido de magnésio pode ainda ser inibida pela presença de monóxido de carbono, seja pelo balanço negativo de oxigênio da composição na presença de combustíveis orgânicos, seja pela adição do corante na forma de um oxalato, que se decompõe em dióxido de carbono e monóxido de carbono; o monóxido de carbono reage com as partículas de óxido de magnésio em magnésio gasoso e dióxido de carbono gasoso.
Cor | Emissor | Comprimentos de onda | Notas |
---|---|---|---|
Amarelo | Sódio ( linha D ) | 589 nm | Muito forte, supera outras cores, evita a contaminação |
laranja | Ca Cl ( bandas moleculares ) | mais intenso: 591-599 nm e 603-608 nm, e outros | |
vermelho | Sr Cl (bandas moleculares) | a: 617-623 nm b: 627-635 nm c: 640-646 nm |
A espécie SrCl tende a ser oxidada a SrO menos desejável; as composições contendo estrôncio são, portanto, normalmente formuladas para serem deficientes em oxigênio. |
vermelho | Sr OH (?) (Bandas moleculares) | 600-613 nm | |
vermelho | Li (linhas espectrais atômicas) | ||
Verde | Ba Cl (bandas moleculares) | a: 511-515 nm b: 524-528 nm d: 530-533 nm |
Linhas de BaOH e BaO também estão presentes, emitindo em amarelo e verde-amarelado (487, 512, 740, 828 e 867 nm para BaOH, 549, 564, 604 e 649 para BaO). As linhas BaOH são muito mais fortes do que as linhas BaO. Na ausência de cloro, as linhas BaCl não estão presentes e apenas as linhas BaOH e BaO são visíveis.
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Azul | Cu Cl (bandas moleculares) | várias bandas intensas entre 403-456 nm, menos intensas em 460-530 nm | A baixa energia de dissociação dos compostos de cobre causa a presença de átomos de cobre livres na chama, emitindo fracamente em verde (linhas entre 325-522 nm). Na presença de cloro, forma-se CuCl, emitindo fortemente em azul. Em temperaturas mais altas, o CuCl se dissocia e as linhas de cobre atômico estão presentes no espectro; CuO e CuOH também são formados, emitindo bandas moleculares em verde-amarelo (535-555 nm) para CuOH e em laranja-vermelho (580-655 nm) para CuOH. O controle adequado da temperatura é, portanto, necessário para composições de queima de azul. |
Infravermelho | Partículas de carbono | Radiação de corpo negro | Para uma boa saída de infravermelho de banda larga, são necessárias composições que produzem muito calor e muitas partículas de carbono. A temperatura de queima deve ser mais baixa do que os compostos de iluminação visível. A intensidade da radiação emitida depende da taxa de queima. A temperatura pode ser aumentada pela adição de magnésio . Uma composição de magnésio / Teflon / Viton é comum para sinalizadores de mísseis . |
Infravermelho | CO 2 (bandas moleculares) | principalmente 4300 nm | Produzido por combustíveis que contêm carbono. |
Infravermelho | Cs (linhas espectrais atômicas) | duas linhas espectrais poderosas em 852.113 nm e 894.347 nm | Usado em composições de iluminação infravermelha. O metal é evitado nas composições para prevenir a formação de partículas brilhantes e de radiação visível. |
Infravermelho | Rb (linhas espectrais atômicas) | linhas espectrais no infravermelho próximo | Usado em composições de iluminação infravermelha, menos comumente do que o césio. |