Per què els petards exploten i les bengales fan llum? Així és la ciència que hi ha darrere de la pirotècnia de Sant Joan

La revetlla de Sant Joan, o també conegut com el gran dia de la pirotècnia a Catalunya, omple els carrers d’un assortiment de petards, bengales, coets i fonts que, més enllà dels seus efectes, tenen al darrere tot un tractat de ciència. Tot i que semblen un mateix fenomen, funcionen segons principis químics diferents. La diferència entre un esclat sec i un raig d’espurnes de colors no és casualitat: depèn de com estigui confinada la mescla pirotècnica, quins compostos la formen i a quina velocitat es crema. La nit de Sant Joan no només és màgica sinó també científica.

En el fons, la base de la pirotècnia són les reaccions de combustió ràpida entre un combustible i un oxidant (normalment nitrat de potassi o altres oxidants similars), als quals s’afegeixen diferents metalls per generar color. El que canvia d’un artefacte a un altre és si aquesta reacció està segellada o oberta, com és de ràpida la combustió i quina càrrega addicional incorpora. D’aquí sorgeixen els diferents comportaments: explosió, combustió lenta, propulsió o efecte lluminós sostingut. A continuació us presentem tota una guia recopilatòria de diferents artefactes:

Petards

El petard és l’artefacte pirotècnic més senzill i conegut per tothom: un petit cilindre de cartó o paper farcit de pólvora negra (mescla de nitrat de potassi, carbó i sofre), tancat pels dos extrems i amb una metxa d’ignició. En encendre’s la metxa, el foc arriba fins a la pólvora comprimida al seu interior; com que l’embolcall no permet que els gasos de la combustió escapin amb prou rapidesa, la pressió interna augmenta de cop fins a trencar el cartó de manera violenta, generant d'aquesta manera el seu característic esclat sec i el soroll contundent. No produeix llum ni efectes visuals: la seva funció és exclusivament acústica.

Bombetes

La bombeta funciona sota el mateix principi que el petard (combustió confinada que acaba en una explosió per sobrepressió), però a una escala molt més reduïda. Es tracta d’una petita càrrega de pólvora embolicada en paper, sovint en forma de boletes, “trabucs” o “cebetes”, dissenyada per produir un esclat de menor potència i intensitat sonora. Per la seva mida reduïda, sol utilitzar-se en celebracions populars o llançar-se a terra perquè esclati per impacte en algunes variants (com els petards de traca o trabucs), sense necessitat de metxa.

Bengales

A diferència del petard, la bengala no busca una explosió, sinó una combustió lenta i sostinguda que produeix llum. Està formada per una vareta o tub que conté una mescla pirotècnica rica en metalls combustibles, partícules metàl·liques i sals metàl·liques colorants (com el ferro, el magnesi o altres sals), combinats amb un comburent. En encendre’s, aquesta mescla crema de manera controlada i progressiva des de la punta, alliberant espurnes i una llum intensa de color variable segons els compostos químics utilitzats (l’estronci dona tons vermells, el bari verds, el coure blaus, etc.). L’embolcall no està tancat de manera hermètica, de manera que els gasos s’alliberen gradualment i no hi ha sobrepressió ni esclat.

Coets

El coet combina propulsió i efecte visual. A la seva base porta una càrrega de combustible (generalment pólvora) que, en encendre’s, genera gasos a alta pressió que escapen per un únic extrem obert, empenyent l’artefacte cap amunt per reacció (el mateix principi físic que un coet espacial). Una vareta o sistema d’aletes li dona estabilitat direccional durant l’ascens. En arribar a la seva alçada màxima, una metxa de temps retardat activa una segona càrrega, la “càrrega de ruptura”, que encén els efectes pirotècnics finals: explosió, llums de colors o xiulits, segons el model.

Fonts

La font pirotècnica està pensada i dissenyada especialment per romandre fixa a terra i produir un espectacle d’espurnes i llums ascendents durant un període prolongat (entre diversos segons i un parell de minuts). Conté una mescla pirotècnica compactada en un tub obert per un extrem, similar a la bengala però amb més quantitat de càrrega i, sovint, diferents mescles estratificades per variar el color o la intensitat al llarg de la combustió. Com que el tub està obert a la part superior, els gasos i partícules incandescents surten disparats cap amunt en forma de sortidor continu, sense que es produeixi cap explosió: és combustió sostinguda, no detonació.

El que a simple vista sembla pur espectacle és, en realitat, una variació acuradament controlada d’una mateixa reacció química bàsica. Canviant el grau de confinament, la velocitat de combustió i els metalls o sals metàl·liques afegits a la mescla, un mateix principi (l’oxidació ràpida d’un combustible) dona lloc a efectes tan diferents com el cop sec d’un petard, la llum constant d’una bengala o l’ascens d’un coet. La pròxima vegada que soni un esclat per Sant Joan, recorda que al darrere hi ha una petita lliçó de química.