Un colorante pirotécnico es un compuesto químico que hace que una llama arda con un color particular . Estos se utilizan para crear los colores en composiciones pirotécnicas como fuegos artificiales y fuegos de colores . Las especies productoras de color generalmente se crean a partir de otras sustancias químicas durante la reacción. Las sales metálicas se utilizan comúnmente; los metales elementales se utilizan raramente (por ejemplo, cobre para llamas azules).
El color de la llama depende del catión metálico; el anión de la sal tiene muy poca influencia directa. Sin embargo, los aniones influyen en la temperatura de la llama, tanto aumentándola (por ejemplo, nitratos, cloratos) como disminuyéndola (por ejemplo, carbonatos, oxalatos), lo que influye indirectamente en el brillo y la brillantez de la llama. En el caso de los aditivos que reducen la temperatura, el límite de colorante puede ser de aproximadamente el 10-20 % en peso de la composición. [1]
Algunos ejemplos comunes son:
A pesar del gran número de donantes de iones metálicos, estos sirven para formar sólo unas pocas especies atómicas y moleculares que son útiles como emisores de luz. [2]
En muchos casos es necesario añadir donantes de cloro para conseguir colores suficientemente profundos, ya que se deben generar las moléculas emisoras deseadas.
Algunos emisores de color son de naturaleza atómica (por ejemplo, litio, sodio). La presencia de cloro y la reacción con los monocloruros pueden afectar la pureza o la intensidad del color.
A altas temperaturas, los átomos se ionizan. Los espectros de emisión de los iones son diferentes a los de los átomos neutros; los iones pueden emitir en rangos espectrales no deseados. Por ejemplo, Ba + emite en longitudes de onda azules. La ionización se puede suprimir mediante la adición de un metal más fácil de ionizar con una emisión visible débil propia, por ejemplo, potasio; los átomos de potasio actúan entonces como donantes de electrones, neutralizando los iones de bario. [3]
El color azul es notoriamente difícil de producir en fuegos artificiales, ya que los compuestos de cobre deben calentarse a una temperatura específica para que se produzca el tono óptimo de azul. Por lo tanto, un azul intenso y profundo suele considerarse el sello de un fabricante de fuegos artificiales experimentado.
Se debe tener cuidado para evitar la formación de partículas sólidas en la zona de la llama, ya sean óxidos metálicos o carbono; las partículas sólidas incandescentes emiten radiación de cuerpo negro que causa el "desvanecimiento" de los colores. La adición de aluminio aumenta la temperatura de la llama, pero también conduce a la formación de partículas incandescentes sólidas de óxido de aluminio y aluminio fundido. El magnesio tiene menos efecto de este tipo y, por lo tanto, es más adecuado para llamas coloreadas; es más volátil que el aluminio y es más probable que esté presente en forma de vapores que de partículas. La formación de partículas sólidas de óxido de magnesio puede inhibirse aún más por la presencia de monóxido de carbono, ya sea por un balance negativo de oxígeno de la composición en presencia de combustibles orgánicos o por la adición del colorante en forma de oxalato, que se descompone en dióxido de carbono y monóxido de carbono; el monóxido de carbono reacciona con las partículas de óxido de magnesio para formar magnesio gaseoso y dióxido de carbono gaseoso.