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  • UNIVERSIDADE DE BRASLIA

    INSTITUTO DE QUMICA

    Thiago Viana de Freitas

    FOGOS DE ARTIFCIO HISTRIA, CINCIA E

    SOCIEDADE

    TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

    Braslia DF

    2./2012

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    UNIVERSIDADE DE BRASLIA

    INSTITUTO DE QUMICA

    Thiago Viana de Freitas

    Fogos de Artifcio Histria, Cincia e Sociedade

    Trabalho de Concluso de Curso em Ensino de Qumica apresentada ao Instituto de Qumica da Universidade de Braslia, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Licenciada(o) em Qumica.

    Orientador: Roberto Ribeiro da Silva

    2./2012

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    Agradecimentos Agradeo, primeiramente, a Deus por me proporcionar o dom da vida, a

    bno de estudar numa renomada instituio e por me dar de presente todas

    essas pessoas maravilhosas que vou citar agora.

    Obrigado pai (Aluzio) e me (Maria Antnia) por me colocarem no mundo,

    terem cuidado de mim, terem me aturado e me apoiado em tudo. Em todos os

    momentos da vida que eu mais precisei de vocs, sempre estiveram l.

    Obrigado maninha (Talita) por todos os incentivos, por todos os puxes de

    orelha, por todas as ajudas nos deveres de casa. Com certeza, sem o seu

    exemplo no teria chegado to longe.

    Obrigado Toreba (Tcita) por me alegrar todos os dias com seu sorriso e me

    fazer ver que apesar da dureza que temos que enfrentar, sempre vale a pena

    quando se tem alegria e amor e isso que voc me proporciona.

    Obrigado Professor Bob pela orientao, pelo aprendizado que me

    proporcionou e pela oportunidade de trabalhar com o senhor. Uma honra!

    Obrigado a famlia em geral, primos, tios, agregados. Obrigado por me

    educarem e me ensinarem as manhas da vida.

    Obrigado amigos, em especial Biloca (Fernando) e Aninha (Ana Cndido) pelos

    materiais que me disponibilizaram para a confeco do trabalho, foram muito

    teis.

    Obrigado Joozinho (Joo Victor), Gmam (Gecimar) e Talytinha (Talyta) por

    estarem comigo em toda essa caminhada acadmica e de monografia.

    Obrigado Frutiula (Fbio), Dd (Andr), Shima (Felipe), Fred (Frederico),

    Falco (Rafael), Z (Bruno Elias) e Biloca (Fernando) de novo, por serem

    pessoas em que eu posso confiar a tanto tempo e que sempre me apoiaram e

    tiveram ao meu lado como irmos que eu nunca tive.

    Obrigado Idiofinho (Idio) e Mano Jhon (Jnatas) pela amizade e pelo

    conhecimento qumico que me ajudaram a adquirir. Estou devendo o Outback!

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    Obrigado a todos os meus outros colegas de graduao, professores, meus

    colegas de mestrado, da Embrapa, academia, igreja, de todos os lugares, por

    me apoiarem e me fazerem feliz.

    Sem todos vocs no poderia chegar onde estou hoje. MUITO OBRIGADO!

    Sabemos que Deus age em todas as coisas para o bem daqueles que o

    amam, dos que foram chamados de acordo com o seu propsito. Rm 8.28

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    Sumrio Introduo............................................................................................................7 Captulo 1 A Histria dos Fogos de Artifcio.....................................................9 Captulo 2 Como Funcionam Os Fogos de Artifcio?......................................18 Captulo 3 As Cores dos Fogos de Artifcio....................................................29 Captulo 4 Os Fogos de Artifcio em Sala de Aula..........................................35 Consideraes Finais........................................................................................40 Referncias........................................................................................................42 Apndice I Fogos de Artifcio Histria, Cincia e Tecnologia......................45

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    Resumo Os fogos de artifcios so presentes na vida das pessoas h sculos, sem uma origem muito definida, sendo geralmente creditada sua inveno aos chineses. Sua utilizao ao longo do tempo passa desde armas de guerra e sinalizadores a entretenimento. Com o passar dos anos, foram adquirindo diversos tipos, formas e cores, passando a se enquadrar em diversas classificaes e modelos, que vo desde inofensivos estalinhos de salo a explosivos foguetes. Apesar das diferenas, a maioria dos fogos tem como caracterstica primordial as cores, que podem ser explicadas atravs da teoria da emisso atmica, possibilitando uma explicao cientfica a esse fenmeno encantador. O modelo atmico de Bohr outro modelo para a explicao das cores que estudado no Ensino Mdio, ento, utilizar os fogos de artifcio como tema para o estudo do contedo de cincias na escola uma boa forma de trazer coisas do cotidiano e integr-los ao contedo acadmico numa abordagem CTS (Cincia Tecnologia Sociedade) e interdisciplinar. Palavras-chaves: fogos de artifcio, cores, CTS.

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    Introduo Os fogos de artifcio no tm uma origem definida, nem em relao ao

    local onde surgiram e nem, poca, mas sabe-se que h muitos anos eles

    vm nos encantando com suas variedades de cores e formas. Apesar de tantos

    anos essas diversas cores e formas ainda intrigam muitas pessoas acerca de

    como so obtidas e formadas. Muitas delas no associam tamanha beleza e

    magia cincia. Isso mesmo, so as leis e teorias cientficas, como algumas

    que aprendemos no Ensino Mdio, em Qumica, por exemplo, que regem as

    mirabolantes faanhas desenvolvidas pelos fogos.

    Estudar, ento, os fogos de artifcio nos proporciona desvendar atravs

    da Qumica, da Fsica, da Histria, ou seja, da Cincia como um todo, os

    mistrios por trs dessas mgicas engenhocas incandescentes e tambm,

    porque no o contrrio, atravs deles, no desenvolvimento de uma relao

    ensino-aprendizagem, desvendar os mistrios por trs da Cincia.

    Com esse intuito, esse trabalho tem o objetivo de levar os fogos de

    artifcio de uma forma mais real e palpvel as pessoas, contando um pouco de

    sua histria; explicando e exemplificando seus diversos tipos, suas diversas

    formas, cores; o porqu dessas cores e ainda mais, como eles podem ser

    retratados em sala de aula numa abordagem CTS Cincia, Tecnologia e

    Sociedade e interdisciplinar para o ensino de Cincias.

    Assim, o trabalho est dividido em quatro captulos, nos quais as

    diferentes vertentes do tema, fogos de artifcio, so tratadas.

    No Captulo 1, iniciamos o tema com sua histria. Primeiramente,

    abordamos a origem da plvora e sua composio e utilizao, pois sendo

    essa o principal combustvel utilizado nos fogos de artifcio, suas histrias se

    confundem bastante. Posteriormente, falamos sobre os trabalhadores do fogo

    e mestres do fogo, homens que trabalhavam no desenvolvimento, obteno,

    manuseamento e utilizao dos fogos e os diversos papis que esses fogos

    desenvolveram ao longo dos sculos. Finalmente, conta-se um pouco da

    histria das cores dos fogos, como foram obtidas e quais os elementos que

    compem cada cor.

    No Captulo 2, j entramos no universo burocrtico e qumico dos fogos

    de artifcio. So retratados suas classificaes, seus tipos, modelos e

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    composies qumicas perante instrues tcnicas estabelecidas por rgos

    militares. So escolhidos quatro tipos dos diversos existentes dos fogos para

    uma explicao mais aprofundada, no qual atravs de teorias qumicas,

    esclarecem-se as caractersticas especficas desses fogos, como seus

    formatos, suas cores, suas formas de exploso, etc.

    O Captulo 3 vem com a explicao das diferentes cores dos fogos. Traz

    atravs da mecnica quntica os conceitos de quantizao da energia e dos

    espectros de emisso, que funcionam como uma impresso digital de cada

    elemento qumico, proporcionando a variedade de cores que conhecemos.

    Finalizando, o Captulo 4 nos traz uma utilidade um tanto quanto

    desconhecida dos fogos de artifcio: sua aplicao como temtica em sala de

    aula no desenvolvimento da relao ensino-aprendizagem numa abordagem

    CTS e interdisciplinar para o ensino de cincias. So retratados os conceitos

    de interdisciplinaridade e de abordagem CTS, transferindo esses para o tema

    fogos de artifcio de forma a promover uma relao entre o cotidiano do aluno e

    o contedo aprendido em sala de aula e a unio de mais de uma rea de

    conhecimento para o crescimento do aprendizado do aluno.

    Com isso, o trabalho em questo busca contribuir para o despertar do

    pensamento crtico-cientfico acerca das coisas que fazem parte do mundo ao

    nosso redor e a capacidade desse mundo a nossa volta, ser utilizado como

    canal de aprendizado, como pilar para o desenvolvimento da educao, no s

    acadmica, mas social. Um texto educativo sobre os fogos de artifcio,

    encontrado no Apndice I desse trabalho, proposto para ser utilizado por

    professores e alunos como ferramenta didtica no provimento desse objetivo.

    Os fogos de artifcio, portanto, parecem ser bem interessantes. Vamos

    conhec-los?

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    Captulo 1 A Histria dos Fogos de Artifcio

    A origem dos fogos de artifcio no tem uma data certa. Sua histria se

    encontra entrelaada com a histria das diversas instrumentaes que se

    utilizam do fogo como fonte de ignio e que tm como principal combustvel a

    plvora. Cabe ento ressaltar, primeiramente, como esta protagonizou o papel

    de principal fonte explosiva durante tantos sculos.

    A Plvora

    A origem da plvora muito imprecisa. Acredita-se que por volta do

    sculo VIII d.C. alquimistas chineses, entre outros, procura do elixir da vida,

    fizeram diversas misturas contendo todos os tipos de substncias, incluindo

    leos, mel e cera de abelha e dois ingredientes significativos para o futuro dos

    trabalhos de fogo: o salitre e o enxofre (RUSSEL, 2009).

    Surpreendentemente, a mistura entre os compostos orgnicos contidos no mel

    com o salitre (nitrato de potssio) e o enxofre era especial, pois quando

    aquecido gerou uma exploso semelhante a uma parede de fogo.

    Acidentalmente, os alquimistas chineses produziram em exatas propores,

    uma reao em que composto orgnico e enxofre entram como combustveis

    que so oxidados pelo oxignio do nitrato de potssio, originando como

    conhecemos hoje, uma reao qumica exotrmica bastante vigorosa

    (RUSSEL, 2009).

    Esses experimentos eram mantidos da melhor maneira possvel em

    segredo, mas mesmo assim, a informao foi divulgada o suficiente para que a

    receita do composto explosivo chegasse a outros lugares, como Europa, por

    exemplo. A tendncia reativa do nitrato de potssio, ento, desencadeada,

    ganhou a adio do carvo vegetal que tambm, junto com o enxofre geraram

    a mistura que d origem famosa plvora verdadeira (RUSSEL, 2009).

    Porm, a data e o local de inveno dessa plvora verdadeira, apesar

    de exaustivamente investigada, ainda desconhecida. Cada pas colora com

    patriotismo diversas descobertas, creditando-as aos seus prprios inventores

    (RUSSEL, 2009). O que muito interessante, no entanto, que um texto

    taosta datado em meados do ano 800 d.C. adverte para no se misturar

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    enxofre, rosalgar (xido de arsnio) e salitre com mel, devido a se obter

    chamas, resultando na queima de mos e rosto (VASCONCELOS; SILVA e

    ALMEIDA, 2010). Por volta de 1000 d.C., chineses utilizavam um propulsor

    semelhante plvora em formas brutas de foguetes, juntamente com granadas

    e fumaas txicas. Isso visto, por exemplo, numa receita Wu Ching Tsung

    Yao datado de 1044 d. C. que descreve uma mistura de enxofre, salitre, sais de

    arsnio, sais de chumbo, leos e ceras para dar um incendirio txico que

    poderia ser lanado de uma catapulta (RUSSEL, 2009). Vasconcelos, Silva e

    Almeida (2010) nos trazem outro relato da utilizao da plvora na antiguidade: Os rabes adquiriram conhecimentos no sculo XIII, quando um

    srio, Hasan AL-Rammah, tinha escrito, em lngua rabe, receitas de

    plvora com instrues de usos diversos: fogos, foguetes, purificao

    do salitre e as descries para produo de diferentes tipos de

    plvora, usando textos que sugere (sic) terem vindo de

    conhecimentos chineses.

    As autoras nos mostram tambm, que o prprio Hasan Al-Rammah em

    seu Livro de Navegao Militar e de Dispositivos Engenhosos de Guerra, traz

    107 receitas de plvora, das quais 22 so para foguetes e dessas, 17 trazem a

    composio (75% de nitratos; 9,06% de enxofre e 15,94% de carbono). O texto

    descreve tambm que, em 1260, na ndia, durante uma batalha, escravos

    recm convertidos ao islamismo usavam explosivos com plvora contra os

    mongis. Khan (1996)1 citado por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010) diz,

    porm, que foram os mongis os primeiros a trazer a plvora para o mundo

    islmico. Johnson (2010)2, citado por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010),

    afirma que os rabes criaram a primeira arma de fogo (arcabuz), que era um

    tubo de bambu reforado com ferro, carregado com plvora que era inflamada

    com a insero de um arame aquecido. Mason (1962)3 e Chase (2003)4,

    citados por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010), afirmam, respectivamente,

    1KHAN,IqtidarAlam.ComingofGunpowdertotheIslamicWorldandNorthIndia:SpotlightontheRoleoftheMongols,JournalofAsianHistory,Indianav.30p.4145,1996.2Johnson,NormanGardner."explosive",EncyclopdiaBritannica,Chicago:2010EncyclopdiaBritannicaOnline.Acessoem:21abr2010.3MASON,StephenF.AHistoryoftheScience.FirstCollierBooksEdition,ISBN:0020934009,1962.638p.4CHASE,Kenneth.Firearms:AGlobalHistoryto1700,CambridgeUniversityPress,ISBN0521822742,2003.

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    que a Dinastia Sung j possua armas de fogo feitas de bambu e que os rabes

    s obtiveram armas de fogo por volta de 1300.

    Esses relatos, portanto, nos mostram uma j universalizao do uso da

    plvora, onde suas origens no so muito bem explcitas, mas so

    tendenciosas para o povo chins. Essa universalizao se torna ainda mais

    evidente quando, enfim, a plvora chega a Europa.

    Segundo Mason (1962), citado por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010),

    a plvora primeiramente, chega Monglia quando esta invade a China no

    incio do sculo XIII e aps alguns anos, ao invadir tambm a Europa, leva

    consigo o p magicamente explosivo. O relato de um noruegus no ano de

    1250 nos prova a presena da plvora, ento, na Europa. Em seu captulo

    militar, Konungsskuggsj, menciona o uso do carvo e enxofre como a melhor

    arma para o combate entre navios.5 Ainda por volta do sculo XIII, o trabalho

    de um experimentador europeu estabeleceu a purificao e a formulao ideal

    para o desenvolvimento da verdadeira plvora. Russel (2009) nos mostra quem

    este: Seu nome era Roger Bacon. Nascido por volta de 1214, Bacon se

    tornou um monge, mas foi educado em Oxford antes de obter um

    doutorado em Paris. Seus assuntos incluam Filosofia, Teologia,

    Matemtica, Fsica e Qumica e at mesmo, Cosmologia. Ele

    cuidadosamente purificou o nitrato de potssio (por recristalizao com

    gua) e passou a experiment-lo com diferentes propores de outros

    dois ingredientes (enxofre e carvo de salgueiro), at que se

    convenceu de que: Pelo flash e pela queima de fogos e pelo horror dos

    sons, maravilhas podem ser forjadas e em toda distncia que

    queremos, de modo que dificilmente um homem pode se proteger ou

    suport-lo. (RUSSEL, 2009, p. 3, traduo nossa)

    A Igreja no gostou da idia de um de seus discpulos estar fazendo

    alquimia e Bacon foi preso durante dez anos. Mas preservou sua receita mais

    importante na forma de um anagrama (RUSSEL, 2009). Este s foi

    desvendado 650 anos depois por um coronel do exrcito britnico como sendo:

    sete partes de salitre, cinco de carvo e cinco de enxofre (Le Couter; Burreson,

    5"King'sMirror,ChapterXXXVII:Theduties,activitiesandamusementsoftheRoyalGuardsmen.Disponvelem:Acessoem:21abr2010.

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    20066; Maar, 20087, citados por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010)); ou seis

    partes de salitre, cinco de avel jovem, isto , carvo vegetal e cinco de

    enxofre (RUSSEL, 2009). Em termos de percentagem isso seria equivalente a

    37,5% de salitre, 31,25% de carvo vegetal e 31,25% de enxofre.

    A receita de Bacon era muito similar as receitas dos alquimistas

    chineses. E outras receitas encontradas em livros de autores europeus como

    Albertus Magnus e Marcus (De Mirabilibus Mundi e Liber Ignium,

    respectivamente) se referem produo de plvora, mas de acordo com

    Partington & Hall (1999)8, citados por Vasconcelos, Silva e Almeida (2010),

    estas podem ter sido tomadas dos trabalhos de Bacon e no o contrrio,

    mostrando que esse foi o precursor do conhecimento sobre plvora na Europa.

    Os Europeus introduziram plvora o p de milho, o que aumentou sua

    consistncia e provocou a iluminao dos grnulos quando o fogo passa por

    esse, antes da significativa expanso do gs quando a plvora explode

    (VASCONCELOS, SILVA e ALMEIDA, 2010). Para cada tipo de arma eram

    colocados tamanhos diferentes de grnulos. Essas armas foram inventadas

    aps a morte de Bacon (em 1292) ento ele nunca chegou a usar o termo atual

    plvora, mas ele tinha conhecimento do poder de fogo de sua inveno, na

    qual ele afirma em sua obra maior, Opus Majus, que o som produzido excede o

    de um trovo e as luzes excedem a de um relmpago (RUSSEL, 2009):

    Ns temos um exemplo deste nesse brinquedo de criana que feito em vrias partes do mundo, a saber, um instrumento to grande como

    o polegar humano. A partir da fora do sal chamado salitre to horrvel

    som produzido na exploso de uma pequena coisa (um pedao de

    pergaminho), que percebemos este som exceder o estrondo de um

    forte trovo e os flashs, excederem a mais brilhante das luzes que

    acompanham o trovo. (RUSSEL, 2009, p. 4, traduo nossa)

    A partir da a plvora ento passou a ser usada para fins blicos. Um

    texto rabe datado de por volta de 1300 a 1350 d.C., descreve a plvora como

    propulsor. sabido tambm daquela poca, que na Europa, canhes, tendo

    6LECOURTEUR,Penny;BURRESON,Jay.OsBotesdeNapoleo:as17molculasquemudaramahistria.RiodeJaneiro.Ed.JorgeZahar,2006.3437MAAR,JuergenHeinrich.Histriadaqumica.Florianpolis:ConceitoEditorial,2008.946p.8PARTINGTON,JamesRiddick;HALL,BertS.AHistoryofGreekFireandGunpowder.Baltimore:JohnsHopkinsUniversityPress.ISBN0801859549,1999.

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    plvora como propulsores, foram usados para a proteo de castelos, vilas e

    portos, como em 1338, onde os portos de Harfleur e LHeure foram protegidos

    com canhes contra a invaso de Eduardo III (RUSSEL, 2009). Relatos do uso

    freqente de armas de fogo em meados do sculo XIV e um estoque de

    canhes e plvoras por parte da coroa inglesa no incio do sculo XV mostram

    o crescimento do uso da plvora para esse fim (RUSSEL, 2009).

    A plvora para esses fins blicos era feita por artesos militares

    especializados que tambm, foram obrigados a fazer fogos de artifcio. Estes

    foram chamados, posteriormente, de firemakers (VASCONCELOS, SILVA e

    ALMEIDA, 2010). Mais especificamente, na Inglaterra, o desenvolvimento de

    novas tcnicas para a propulso de foguetes e para o tiro de foguetes eram

    designadas a pessoas com os ttulos de fireworkers e firemasters (JOHNSON,

    1994). Vamos ento saber um pouco da histria desses e compreender sua

    importncia para o desenvolvimento dos fogos de artifcio.

    Fireworkers e Firemasters (trabalhadores do fogo e mestres do fogo) As diversas festividades pirotcnicas por motivos, de religiosos a polticos, surgiram na Itlia, na cidade de Florena, no final do sculo XIV

    (MACHADO e PINTO, 2011). Mas foi na Inglaterra que esse tipo de festa

    ganhou imenso prestgio.

    No sculo XVI, os ttulos de artilheiro e fireworker eram designados para

    trabalhos diferentes. O primeiro era para aquele que ficava encarregado da

    preparao e estudos de deflagrar ps e materiais utilizados na queima e

    disparo de projteis, enquanto o segundo, era encarregado da estrutura das

    munies, transporte e balstica dos projteis (JOHNSON, 1994). Willian

    Bourner, um escritor da artilharia inglesa, no seu livro Invenes e Dispositivos,

    de 1578, nos conta que muitos artilheiros traziam terror para seus inimigos

    atravs dos fogos de artifcio, enquanto outros usavam esses fogos para

    momentos de prazer durante a noite (JOHNSON, 1994), mostrando a

    diversidade da aplicao dos fogos de artifcio desde pocas antigas.

    Em relao ao artilheiro e ao firemaster, Cyprian Lucar de Worcester e

    Oxford, fala que um artilheiro deve ser hbil em refinar e sublimar o salitre...

    purificar enxofre, fazer cartuchos... (JOHNSON, 1994).

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    Os fogos de artifcio como vimos no relato de William Bouner dois

    pargrafos acima, era usado para momentos de prazer durante a noite...,

    onde celebraes de paz e diversas outras eram marcadas por verdadeiros

    shows pirotcnicos. Percebemos isso em diversos relatos de pases e cidades

    em anos e sculos diferentes.

    Na descrio de um evento organizado para a eleio de um novo Papa

    no Castelo Santo ngelo, em 1579, feito pelo gravador Ambroglio Giovanni

    Brambilla no festival Girandola, em Roma, por exemplo, vemos o encanto deste

    para com o espetculo pirotcnico acontecido, um dos primeiros vistos na

    Europa (WERRETT, 2008). como se toda a cidade estivesse em chamas...como se o cu

    tivesse se aberto... como se todo o ar no mundo estivesse com fogos

    de artifcio e todas as estrelas do cu estivessem caindo terra uma

    coisa verdadeiramente estupenda e maravilhosa de se ver.

    (WERRETT, 2008, v. 32, p. 32, traduo nossa)

    O sculo XVII foi marcado por uma grande movimentao pirotcnica.

    Por volta de 1605 a compra ou manuteno de fogos de artifcio foi proibida

    devido a tentativa de Guy Fawkes em tentar explodir as Casas do Parlamento

    ingls utilizando 36 barris de plvora (RUSSEL, 2009). Em uma obra publicada

    em 1611, History of Colleges in and around London, h relatos de homens

    extremamente hbeis na arte da pirotecnia e fogos de artifcio. Of the Great Art

    of Artillery, publicado em 1650 por Simienowicz, trazia de forma amplamente

    ilustrada e descritiva mais do que fogos de artifcio de artilharia (JOHNSON,

    1994). Em 1672, um laboratrio regular para a recepo de fogos de artifcio

    foi iniciado em Woolwich e em 1683, um ilustre livro de instrues foi emitido

    para a solicitao dos trabalhos dos firemasters para a produo de foguetes

    de papel vazio quando estes no estivessem fazendo servios de guerra

    (JOHNSON, 1994). Ainda no final deste sculo, Sir Martin Beckman, um

    homem extremamente instrumentado e bem sucedido em promoo de fogos

    de artifcio, assumiu a Controladoria de fogos de artifcio e firemasters,

    fireworkers,... (JOHNSON, 1994).

    J na metade do sculo XVIII, Benjamin Robin e outros mencionam A

    celebrao da paz final de 1749, em Londres, com uma exposio de fogos de

    artifcio (JOHNSON, 1994). percebida neste sculo tambm, a influncia que

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    estes fogos causavam no pensamento filosfico e cientfico da poca. Robert

    Boyle acreditava que o universo mecnico era como um grande fogo de

    artifcio; Leibniz tinha os fogos de artifcio como modelo para a sua harmonia

    pr-estabelecida; Jhon Theophilus Desaguliers fez experimentos com fogos de

    artifcio para entender as exploses subaquticas; na Rssia, no ano de 1725,

    foi fundada a Academia Russa para trazer cincia ao imprio russo e

    conseqentemente, o estudo e projees de fogos de artifcio estavam entre

    esse processo cientfico; Antoine Lavoisier deu conselhos no desenvolvimento

    de fogos de artifcio com o recm descoberto (dcada de 1780) gs

    inflamvel (atualmente, o gs hidrognio) (WERRETT, 2008).

    No inicio do sculo XIX, William Congreve (1772-1828), dirigiu,

    pessoalmente, a emisso de seus foguetes contra o cerco de Conpenhagen e

    conseguiu tal feito, devido ao desenvolvimento de foguetes de alto poder

    explosivo e incendirio, mais fortes do que os existentes na poca (RUSSEL,

    2009 e JOHNSON, 1994). A partir da, praticamente, todo o empenho europeu

    neste sculo foi para o desenvolvimento e fabricao de foguetes de guerra,

    onde a evoluo destes foi considervel e gradual (RUSSEL, 2009). O prprio

    Congreve criou outras diversas utilidades para seus foguetes e outras

    invenes para uso em guerra como: o uso de foguetes na caa de baleias; o

    desenvolvimento de foguetes salva-vidas e de armaduras para navios de

    guerra (JOHNSON, 1994). Ainda na primeira metade deste sculo, Claude

    Fortun Ruggieri, mostrou que a pirotecnia exigia conhecimentos de Fsica e

    Qumica, sendo necessrio mais do que conhecimentos arquitetnicos e

    artsticos para a utilizao desta, fazendo com que a pirotecnia ento, fosse

    vista como uma forma de Qumica aplicada (WERRETT, 2008).

    O estudo e o desenvolvimento dos fogos de artifcio foram crescendo e

    ganhando melhorias gradualmente com o passar do tempo. Diferentes

    tcnicas, diferentes aplicaes, diferentes formas e diferentes cores foram

    sendo obtidas. Essa ltima foi uma das caractersticas mais impressionantes

    adquiridas pela modernizao dos fogos de artifcio e por isso merece um

    destaque em relao s outras.

    A Histria das Cores nos Fogos de Artifcio

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    Na origem dos fogos de artifcio as cores eram limitadas, geralmente, ao

    dourado e ao prateado, devido mistura restrita dos componentes (plvora,

    carvo e limalha de ferro). Os fogos passaram ento a adquirir novas

    coloraes quando, em 1786, o qumico francs Claude Louis Berthollet (1748-

    1822) descobriu o clorato de potssio (KClO3) este tambm, proporcionou

    grande luminosidade e brilho, pois esse composto um oxidante

    importantssimo nas reaes dos fogos de artifcio (MACHADO e PINTO, 2011)

    Anteriormente, no sculo XVII, j se tinha notcia do uso de alguns compostos

    para a obteno de cores diferentes nos fogos de artifcio. No ano de 1635, em

    seu livro sobre fogos de artifcio, John Bate relata o uso de sulfeto de antimnio

    para a obteno da cor azul e tambm, comenta do uso de pequenas

    quantidades de ferro para dar uma cauda mais luminosa aos foguetes

    (RUSSEL, 2009). No sculo XIX, Claude-Fortun Ruggieri, um pirotcnico

    francs, mais especificamente no ano de 1801, descreve a utilizao de sais de

    metais para a produo de chamas coloridas (Russel, 2009). Na dcada de

    1820, o qumico americano, James Cutbush, tambm fez diversos

    experimentos para a produo de novas cores e efeitos pirotcnicos

    (WERRET, 2008). Nos anos de 1865 e 1894, os elementos qumicos magnsio

    e alumnio foram acrescentados a mistura pirotcnica proporcionando fascas

    brancas e uma melhora do brilho (MACHADO e PINTO, 2011). Ainda no sculo

    XIX, a empresa Brock, fundada no sculo anterior por John Brock, para uma

    aclamada exposio no Palcio de Cristal (Inglaterra), estabeleceu um padro

    indito de brilhos e cores, pela introduo de ps metlicos e cloratos que so

    utilizados at hoje para esses fins (RUSSEL, 2009). Diversas substncias

    utilizadas naquele tempo para a diversificao de cores nos fogos de artifcio

    foram documentadas por Audot, como nos diz Russel (2009): Clorato de potssio, KClO3: usado para realar as cores das chamas

    produzidas por outros metais, por exemplo, nitrato de estrncio,

    Sr(NO3)2, (chama vermelha).

    Sulfeto de antimnio, Sb2S3: d uma chama azul. Limalha de ferro e ao: d fascas brancas e vermelhas.

    Limalha de cobre vermelho: d fascas esverdeadas.

    Limalha de zinco: produz fascas azuis.

    mbar amarelo (resina orgnica): d uma chama amarelada.

    Lmpada negra (fuligem): d uma chama avermelhada.

  • 17

    Nitrato de cobre, Cu(NO3)2: d uma chama azul.

    Nitrato de brio, Ba(NO3)2: d uma chama verde. (RUSSEL, 2009, p.

    14, traduo nossa)

    Machado e Pinto (2011) nos apresentam mais alguns compostos

    utilizados na produo da festa de cor e brilho dos fogos de artifcio: Alumnio (Al): produz chamas de cor prata e branca, bem como

    fascas...

    Clcio (Ca): aprofundam as cores dos fogos de artifcio. Seus sais

    produzem a cor laranja...

    Ltio (Li): usado para gerar o vermelho. O carbonato de ltio, em

    particular, um corante comum...

    Sdio (Na): d a cor amarelo ouro; muitas vezes seu brilho to

    intenso que mascara cores menos intensas...

    Fsforo (P): queima espontaneamente no ar e gera efeitos de brilho no

    escuro. Pode ser um componente do combustvel...

    Titnio (Ti): como p ou em flocos, produz fascas. (MACHADO,

    PINTO; 2011, v.288, p. 30)

    Essa variedade de compostos nos possibilita, ento, diversas cores e

    efeitos que tornam mais exuberantes e impressionantes os fogos de artifcio.

    Tal magia ainda muito utilizada nos dias de hoje em diversos tipos de

    comemoraes religiosas, eventos esportivos e festas em geral. Um exemplo

    bem claro so as grandes apresentaes pirotcnicas de virada de ano

    (Reveillon) que acontecem em vrias metrpoles espalhadas pelo mundo com

    durao de vrios minutos. Outras utilizaes mais corriqueiras de fogos de

    artifcio so os estalinhos e bombinhas utilizadas, principalmente, em festas

    juninas; e sinalizadores que hoje em dia so muito utilizados em estdios de

    futebol durante as partidas.

    Ento, como explicar tantas cores, tantos efeitos, tantos tipos de fogos?

    O porqu desses efeitos? Como eles acontecem? Quais so os tipos de fogos?

    Suas composies? Vamos agora entrar no universo qumico dos fogos de

    artifcio.

  • 18

    Captulo 2 Como funcionam os fogos de artifcio?

    Como vimos no captulo anterior, os fogos de artifcio a sculos vm

    encantando as pessoas com sua performance de cores e formas, elevando os

    sentidos e os sentimentos aos maiores nveis alcanveis. Ento, que tal, se

    alm de sentir, ns tambm pudssemos entender o funcionamento, a

    composio, o que so os fogos de artifcio realmente. Esse captulo vem com

    o intuito de desvendar os mistrios por trs dos espetculos de sons, luzes e

    formas que os fogos nos proporcionam.

    Classificao dos fogos de artifcio De acordo com a Instruo Tcnica 030 Fogos de Artifcio - da PM do E de

    SP - CB (2004) os fogos de artifcio so substncias ou misturas concebidas

    para produzir um efeito, por calor, luz, som, gs ou fumaa, ou combinao

    destes, como resultado das reaes qumicas exotrmicas, auto-sustentveis,

    caracterizada pela deflagrao., p. 584. Um conceito ainda mais generalizado

    encontrado na Instruo Tcnica 030 Comrcio de Fogos de Artifcio - da PM

    do E de SP - CB (2010) nos diz que artifcio pirotcnico a designao

    comum de peas pirotcnicas preparadas para transmitir a inflamao,

    produzindo luz, rudo, incndios ou exploses, com finalidade de sinalizao,

    salvamento ou emprego especial em operaes de combate. Na primeira

    definio encontramos a palavra deflagrao que caracteriza os processos

    reacionais envolvidos nos fogos de artifcio. A deflagrao um fenmeno

    caracterstico dos chamados baixos explosivos, que consiste na

    autocombusto de um corpo, composto de combustvel, comburente e outros,

    em qualquer estado fsico, o qual ocorre por camadas e a velocidades

    controladas, de alguns dcimos de milmetros at 400 metros por segundo.

    (INSTRUO TCNICA 030 COMRCIO DE FOGOS DE ARTIFCIO - DA

    PM DO E DE SP - CB, 2010). E acerca dos componentes que fazem parte dos

    artifcios pirotcnicos a mesma Instruo Tcnica citada anteriormente nos diz

    que a composio pirotcnica uma mistura qumica de estado

    predominantemente slido, capaz de produzir uma reao qumica exotrmica

    controlada, independente e auto-suficiente, que resulta em calor, gs, som, luz

  • 19

    ou uma combinao destes efeitos, cujo fim entretenimento. A partir dessas

    definies possvel concordar com Calvert (2002) que nos diz que talvez a

    pirotecnia deva ser reservada para as aplicaes srias e fogos de artifcio

    usado para o lado do entretenimento, (traduo nossa).

    Devidamente definidos, os fogos de artifcio so classificados de acordo

    com diversos parmetros e normas que levam em conta sua periculosidade, a

    quantidade de plvora que possui e os modos como devem ser transportados e

    armazenados para venda. O terceiro tpico da Norma Tcnica N 08 do Corpo

    de Bombeiros Militar do Distrito Federal (2002) nos traz uma classificao dos

    fogos de artifcio a partir da quantidade de plvora que este possui e exemplos

    conforme o Decreto Federal n 3.665, de 21 de novembro de 2000, R 105, art.

    112, incisos I e II (INSTRUO TCNICA 030 FOGOS DE ARTIFCO - DA

    PM DO E DE SP - CB, 2004): 3.1 Fogos de Artifcio Classe A

    3.1.1 Fogos de vista, sem estampido; 3.1.2 Fogos de estampido que contenham at 20 (vinte)

    centigramas de plvora, por artefato pirotcnico;

    3.1.3 Bales pirotcnicos.

    3.2 Fogos de Artifcio Classe B 3.2.1 Fogos de estampido que contenham at 25 (vinte e cinco)

    centigramas por artefato pirotcnico;

    3.2.2 Foguetes com ou sem flecha de apito ou de lgrimas,

    sem bomba;

    3.2.3 pos-a-feu, morteirinhos de jardim, serpentes

    voadoras e outros equiparveis.

    3.3 Fogos de Artifcio Classe C 3.3.1 Fogos de estampido que contenham acima de 25 (vinte e cinco) centigramas de plvora por artefato pirotcnico;

    3.3.2 Foguetes com ou sem flecha, cujas bombas contenham at 6 (seis) gramas de plvora por artefato pirotcnico.

    3.4 Fogos de Artifcio Classe D 3.4.1 Fogos de estampido com mais de 2,50 (dois vrgula cinquenta) gramas de plvora por artefato pirotcnico;

    3.4.2 Foguetes, com ou sem flecha, cujas bombas contenham mais de 6 (seis) gramas de plvora;

    3.4.3 Baterias; 3.4.4 Morteiros com tubos de ferro;

  • 20

    3.4.5 Demais fogos de artifcio. (Norma Tcnica 08 Fogos de Artifcio do CBM do DF, 2002, p. 1-2)

    Recomendaes dadas pelo Subcomit de Tcnicos em Transporte de

    Produtos Perigosos das Naes Unidas juntamente com os incisos I e II do

    artigo 112 do Decreto n 3.665 (R 105), combinados com o anexo D da

    Portaria n 09 do Departamento de Logstica do Exrcito, classificam os fogos

    de artifcio como um produto perigoso de Classe 1 e grupo de compatibilidade

    Letra G (INSTRUO TCNICA 030 COMRCIO DE FOGOS DE

    ARTIFCIO - DA PM DO E DE SP - CB, 2010).

    Os fogos de artifcio possuem algumas classificaes e diversos tipos

    que se enquadram dentro dessas classificaes. A REG/T 02 FOGOS DE

    ARTIFCIO, PIROTCNICOS, ARTIFCIOS PIROTCNICOS E ARTEFATOS

    SIMILARES e a INSTRUO TCNICA 030 COMRCIO DE FOGOS DE

    ARTIFCIO - DA PM DO E DE SP - CB (2010) nos trazem muitos exemplos

    desses tipos de fogos de artifcio.

    Bomba area: artefato lanado por meio de tubos de lanamento e contendo carga de projeo, retardo, carga de abertura, baladas e/ou

    tiros. Ex.: Bomba de polegadas, shell, shell-in-mortar, minas. Figura

    2.1.

    Bomba de solo: tubo, de papel ou de plstico, contendo composio pirotcnica e iniciador. Ex.: Traque, estalo de riscar bomba numerada,

    banger, firecracker. Figura 2.2

    Centelhador de tubo: tubo contendo composio pirotcnica. Ex.:

    Vela, velinha, chuva, bengala, cascata, estrela lume. Figura 2.3.

    Centelhador de vara: arame ou palito parcialmente coberto de

    composio pirotcnica. Ex.: Chuva, chuvinha, estrela, estrelinha,

    sparkle. Figura 2.4.

    Conjunto de mltiplos tubos: montagem que inclui dois ou mais tipos de fogos de artifcio, com um ou mais pontos de iniciao e

    queima em seqncia, paa (dic) apresentao em show. Ex.: Tortas,

    girndolas, cakes, letreiros, set pieces, kits, base de mssil.

    Estalo de salo: dispositivo contendo composio pirotcnica sensvel a choque mecnico. Ex.: Traque de massa, estalinho,

    throwdown. Figura 2.5.

    Estopim: fio ou cordo, encapado ou desencapado, impregnado de composio pirotcnica. Ex.: Retardo, rastilho, safety fuse,

    quickmatch.

  • 21

    Foguete: tubo com carga de projeo, contendo baladas e/ou bombas areas. Ex.: 3 tiros, rabo de pavo, bouquet de lgrimas,

    crakling, crepitante, bomba 12 x 1. Figura 2.6.

    Tubo de lanamento Morteiro: Tubo com carga de projeo

    contendo bomba area singela. Figura 2.7.

    Fonte: tubo cnico ou cilndrico contendo composio pirotcnica.

    Ex.: Vulco, Sputnik rvore de natal, fountain. Figura 2.8.

    Fumgeno: tubo contendo composio pirotcnica. Ex.: Smoke.

    Giratrio areo: tubo provido de hlice contendo composio pirotcnica. Ex.: Avio, abelhinha, vni, helicptero, disco voador,

    coroa giratria. Figura 2.9.

    Giratrio de solo: Tubo cilndrico ou em forma de espiral contendo

    composio pirotcnica. Ex.: Peo, giroloco, roseta. Figura 2.10.

    Candela: tubo com diversas cargas de projeo contendo baladas e/ou bombas areas, montadas em alternncia. Ex.: Vela romana,

    Roman candle, pistola. Figura 2.11.

    Rojo: dispositivo autopropulsado, com meio de estabilizao em

    vo. Ex.: Rocket, cometa, cometinha, cometa de apito, rojo com

    vara, rojo tipo mssil, foguete.

    Bolas crepitantes: pequeno dispositivo de papel contendo composio pirotcnica e iniciador. Ex.: Dragon eggs, crackling ball,

    croque.

    Bateria: conjunto de bombas de solo. Ex.: Bateria de tiros. Figura 2.12 (A REG/T 02 FOGOS DE ARTIFCIO, PIROTCNICOS,

    ARTIFCIOS PIROTCNICOS E ARTEFATOS SIMILARES; Instruo

    Tcnica 030 Comrcio de Fogos de Artifcio - da PM do E de SP -

    CB, 2010, p. 9-13)

    Figura 2.1: bomba area Figura 2.2: bomba de solo Figura 2.3: centelhador de tubo

    Figura 2.4: centelhador de vara Figura 2.5: estalo de salo Figura 2.6: foguete

  • 22

    Figura 2.7: tubo de lanamento Figura 2.8: fonte Figura 2.9: giratrio areo (morteiro)

    Figura 2.10: giratrio de solo Figura 2.11: candela Figura 2.12: bateria

    Dentre esses diversos tipos, muitos so utilizados por ns

    corriqueiramente em festividades, como estalinhos e bombinhas de solo,

    outros j so utilizados para maiores efeitos e so manuseados em locais

    adequados e longe da presena de pessoas, como o conjunto de mltiplos

    tubos (baterias) e rojes. Vamos ento, falar sobre alguns desses tipos de

    fogos de artifcio mais detalhadamente com o intuito de entender, de forma

    geral, como se d a composio destes, a formao de seus diferentes

    estouros e a explicao qumica por trs de objetos to encantveis.

    Falaremos, especificamente, de quatro deles: os foguetes, os morteiros, os

    estalos de salo e as fontes.

    Foguetes Os foguetes tm como principal propelente, a plvora. Ela classificada

    como um composto propulsor, pois tanto combustvel como oxidante se

    encontram misturados intimamente e fazem parte do motor na qual o p

    comprimido para formar um gro monoltico nico na cmara de combusto.

    (RUSSEL, 2009) A importncia da compresso do gro de plvora controlar a

    taxa de queima do mesmo, assegurando uma queima mais lenta e um maior

    tempo antes da propulso deste, permitindo uma maior segurana no seu

    manuseamento. Essa taxa de queima, melhor conhecida como taxa de

    combusto, na verdade, a medida de velocidade de regresso da superfcie

    de um propelente slido perpendicularmente a sua superfcie (PORTO, 2007).

    A combusto da plvora tambm proporciona o impulso para a projeo do

  • 23

    foguete. A pulverizao da plvora aumenta a rea de superfcie para a reao

    de combusto, aumentando o impulso. Como a massa do foguete diminui,

    porque o combustvel consumido, a velocidade aumentada, fazendo com

    que o foguete alcance os cus (RUSSEL, 2009). O motor do foguete serve

    para vencer a gravidade e lev-lo ao alto, no qual seu movimento direcionado

    pela cauda que guiada pelo vento e mantm o centro de gravidade do

    mesmo, permitindo com que ele no gire em torno de si mesmo ou pratique

    movimentos completamente aleatrios.

    Esses foguetes podem apresentar diversos efeitos, entre eles: ruptura,

    crepitao, gliter, chuvas e estrelas (RUSSEL, 2009). Russel (2009) tambm

    nos traz uma frmula tpica de uma estrela de prata e ouro, exemplos de um

    desses efeitos. Para a primeira, necessria a mistura de 72% (em peso) de

    plvora, 16% de sulfureto de antimnio, 5% de alumnio em p e 7% de

    dextrina (polissacardeo); j para a segunda, uma mistura de 58% de farelo de

    plvora, 4% de p de alumnio, 24,5% de sulfureto de antimnio, 6% de oxalato

    de sdio e 7% de dextrina, so suficientes. Outro efeito lembra um buqu de

    flores. Dentro de um cone de plstico na cabea do foguete, pequenas

    estrelas verdes compostas de 36% de nitrato de brio, 48% de clorato de

    potssio, 13% de goma-laca (resina) e 3% de dextrina, so ejetados quando

    inflamados pela queima do motor que se comunica com a carga de ejeo da

    plvora.

    A diversificao de efeitos e a busca por propelentes mais potentes tm

    feito dos foguetes verdadeiras obras de engenharia regadas de frmulas

    matemticas e leis fsicas e qumicas, que nos proporciona um lazer nico ao

    ver a subida deles deixando para trs um rastro de brilhos e cores.

    Morteiros Como os foguetes, os morteiros, e presumivelmente, todos os fogos de

    artifcio so baseados em reaes exotrmicas, reaes onde h a liberao

    de calor. Esse calor representado pela letra Q e est associado diminuio

    da entalpia (H) do sistema. A presso constante Q = -H, de modo que para

    uma reao com liberao de calor o H negativo (exotrmico), j para uma

    reao com absoro de calor, o H positivo (endotrmico) (CALVERT,

    2002). Alm da entalpia, as reaes que envolvem calor so controladas por

  • 24

    outros fatores, como a entropia (S), que uma medida da desordem molecular

    de um sistema (ATKINS, 1997, v.1, p. 78). O aumento desta favorece a

    espontaneidade da reao, e se for suficientemente grande, mesmo quando a

    entalpia no favorece, a reao pode ocorrer. A reao espontnea ou no,

    quando levamos em conta uma associao dessas duas funes (entalpia e

    entropia) com a temperatura (T) que chamada de energia livre de Gibbs (G).

    Essa determinada pela Equao 1(ATKINS, 1997, v. 1):

    G = H - TS (1)

    Quando o G negativo a reao espontnea, quando ele positivo, a

    reao no ocorre espontaneamente.

    Na pirotecnia visvel um aumento significativo da entropia,

    principalmente, em morteiros onde a carga que est confinada num pequeno

    local liberada para um espao infinitamente aberto, em comparao ao local

    inicial, at por isso, a maioria das reaes desse feitio tendem a sua concluso.

    Especificando melhor o exemplo do morteiro, ele possui uma carga confinada

    em um tubo de argamassa que contm plvora e outros agentes que fornecem

    as cores e formas de suas exploses na forma de compartimentos. Um pavio

    ento incendiado e atinge a primeira carga de plvora que expele essa carga

    para fora do tubo como um tiro de um canho (RUSSEL, 2009). Pequenos

    fusveis interligam esses compartimentos, mas a plvora por ser um propelente

    que iniciado apenas por chama, sendo insensvel a impactos e fascas

    (CALVERT, 2002), atrasa um pouco a queima desses fusveis, fazendo com

    que esses queimem apenas quando a carga inicial lanada atinja certa altura

    que permite segurana aos expectadores. Quando esses fusveis so

    queimados, estouram os outros compartimentos liberando as cargas coloridas

    e multiformes do show (RUSSEL, 2009), que podem ser vistas na Figura 2.13.

  • 25

    Figura 2.13: Exploso de morteiros

    Estalos de salo

    Os estalos de salo so pequenas bombinhas do tamanho aproximado

    de um gro de feijo, visualmente associados a saquinhos cheios de areia

    (OLIVEIRA, 2007). Eles funcionam por aperto, golpe ou impacto e

    caracterizado por isso, como alto explosivo, sendo uma das raras aplicaes

    dessa categoria na pirotecnia (MIGUEZ). Os altos explosivos tm como uma de

    suas caractersticas a detonao que um fenmeno consistente na

    autopropagao de uma onde de choque atravs de um corpo explosivo,

    transformando-o em produtos mais estveis, com liberao de grande

    quantidade de calor (INSTRUO TCNICA 030 COMRCIO DE FOGOS

    DE ARTIFCIO - DA PM DO E DE SP, 2010). A detonao a causa, nesse

    caso, da exploso que um violento arrebatamento ou expanso de um

    explosivo (tipo de matria que, quando iniciada, sofre decomposio muito

    rpida em produtos mais estveis, com grande liberao de calor e

    desenvolvimento sbito de presso), ou ainda, pela sbita liberao de presso

  • 26

    de um corpo com acmulo de gases (INSTRUO TCNICA 030

    COMRCIO DE FOGOS DE ARTIFCIO - DA PM DO E DE SP, 2010).9

    Os estalos de salo so compostos, em geral, por: areia, papel de seda

    e fulminato de prata, de frmula molecular (CNOAg).10 Esse ltimo composto

    o princpio ativo do estalo de salo. Descoberto por Liebig, em 1823, foi motivo

    de diversos estudos por sua caracterstica como metmero11 do cianato de

    prata (descoberto alguns anos antes por Whler) e por sua grande

    instabilidade, caracterizando-o com propriedades explosivas (GUITIN, 1994).

    Maar (2006) nos revela que Liebig foi motivado a estudar os fulminatos, quando

    ainda jovem, em uma feira de sua cidade, viu um mgico fabricar uma

    substncia explosiva dissolvendo prata em cido ntrico e adicionando lcool.

    At hoje a fabricao de fulminato de prata para a aplicao em fogos de

    artifcio, resumidamente, consiste da adio de 10 gramas de prata em 1 litro

    de cido ntrico concentrado; aps a dissoluo precipita-se um p branco com

    300 mililitros de lcool puro que em seguida, filtrado, lavado e seco. O cobre

    um catalisador na fabricao deste tendo ainda como funo, garantir a

    estabilidade e a durabilidade do explosivo pela permanncia de seus traos no

    produto final (MIGUEZ). Para a confeco do estalo de salo, um grama desse

    p branco ento misturado com areia mida, bem lavada e neutralizada para

    pH neutro, que so colocados em saquinhos de papel, onde ficam para secar.

    A umidade sai pelos poros do papel (OLIVEIRA, 2007).

    O segredo ento dos estalos de salo, onde o simples arremesso no

    cho causa seu estouro a grande capacidade de exploso do fulminato de

    prata, que esconde seu segredo na instabilidade do on fulminato, cuja

    estrutura pode ser vista na Figura 2.14:

    9Obviamente,aproporodessesconceitosatingidapelopequenotamanhodosestalosdesalo,nfima,tornandooslivreparacomercializaoeusoporqualquerpessoa,dequalqueridade,inofensivamente.10Essacomposiofoiretiradadaembalagemoriginaldeduasmarcasrevendedorasdeestalosdesalo:aPIROCOLOReaTROPICAL.11Metmeros:sodoisoumaisismeros,que,almdamesmafrmulamnima,possuemamesmafrmulamoleculare,portanto,omesmopesomolecular(GUITIN,1994).

  • 27

    Figura 2.14: on fulminato

    Diferentemente do seu ismero cianato, que possui o tomo de carbono no

    centro de sua estrutura fazendo com que esse realize as quatro ligaes que

    lhe cabem (N=C=O), o fulminato deixa o nitrognio no centro lhe concebendo

    uma carga positiva e uma carga negativa no oxignio (CALVERT, 2002). Esse

    on funciona como um halognio, tanto em relao a sua carga, quanto em

    relao a sua reatividade. A fraca ligao simples entre o nitrognio e o

    oxignio, torna propcia tamanha reatividade e instabilidade, pois compostos

    com radicais nitrogenados parecem liberar oxignios radicalares quando uma

    molcula de nitrognio gasoso (N2), que estvel, formada (CALVERT,

    2002). Contudo, os mecanismos de reao de explosivos no so muito

    conhecidos, e freqentemente, tais explicaes so esboos tericos que ainda

    no foram comprovados.

    Fontes As fontes so fogos de artifcio populares que vo de 15 a 125

    milmetros que tem o intuito, como sugere o nome, de produzir uma fonte

    luminosa de fascas. Quando este suspenso e seu acendimento feito na

    posio invertida, um efeito cascata obtido (RUSSEL, 2009). Esse efeito

    pode ser visto na Figura 2.15:

    Figura 2.15: Cascata de fogos de artifcio descendo pelos rochedos do Castelo de Edimburgo.

    O propulsor geralmente utilizado na composio das fontes a plvora,

    contudo, as fascas so originadas por outras substncias que so conhecidas

  • 28

    como emissores (RUSSEL, 2009). Isso se d, pois, os componentes do

    propulsor reagem produzindo gases quentes que aquecem as partculas dos

    emissores, ejetando-os para fora do corpo pirotcnico, assim, em contato com

    o ar, essas partculas quentes proporcionam o efeito fonte. Alguns emissores

    freqentemente utilizados so: carbono, titnio, alumnio, ferro e magnsio

    (RUSSEL, 2009). Esses emissores, de forma geral, so os responsveis pelas

    diferentes cores que a fonte emite, por exemplo, o alumnio permite cores de

    prateado a dourado e o sulfeto de potssio permite cores de alaranjado a

    vermelho (RUSSEL, 2009). Alm disso, esses materiais so responsveis pela

    intensidade do brilho das fascas, permitindo brilhos mais ou menos intensos

    de acordo com a temperatura que atingida durante a queima destes e de

    suas respectivas caractersticas (RUSSEL, 2009).

    Percebemos ento que tanto as fontes, quanto praticamente, todos os

    tipos de fogos de artifcio tm em sua essncia o encanto da variedade de

    cores e brilhos. Vimos anteriormente, que ao longo da histria a busca por essa

    diversidade sempre foi o objetivo de diversos cientistas, fabricantes e

    trabalhadores de fogos de artifcio e que a adio de inmeras substncias e

    compostos possibilitaram essa enorme gama de cores e brilhos que temos hoje

    na pirotecnia. Mas ento, porque existem todas essas cores? Porque diferentes

    compostos do diferentes cores? Como explicar esse truque que os fogos de

    artifcio nos proporcionam? Precisamos da Qumica e de suas ferramentas

    para desvendar as cores que talvez sejam os mais misteriosos e encantadores

    efeitos da pirotecnia.

  • 29

    Captulo 3 As Cores dos Fogos de Artifcio Iremos tratar agora, possivelmente, da parte mais intrigante e

    encantadora dos fogos de artifcio: suas cores. No captulo 1 j falamos algo

    acerca delas em relao a como foram descobertas e desenvolvidas ao longo

    da histria, quais principais compostos geravam certas cores, mas no

    explicamos o porqu disso. Vamos ento entender como a Qumica e suas

    teorias e leis nos levam a desvendar acontecimentos invisveis a olho nu que

    proporcionam um espetculo, felizmente, visvel e belo.

    Os Primrdios da Mecnica Quntica

    Antes de pensarmos propriamente na explicao de como se do as

    cores, devemos entender, primeiramente, como foi o caminho at se chegar a

    essa explicao e as caractersticas e funcionalidades do ator principal desse

    show: o tomo.

    Russel (2009) nos traz uma viso bem ilustrativa e palpvel de como

    seria um tomo. Ele nos diz para imaginarmos o tomo como uma bolha

    ampliada imensamente, mais ou menos para o tamanho de uma cidade

    pequena, onde a atmosfera da bolha no seria completamente vazia, mas

    possusse pequenas nuvens de eltrons das quais poderosas foras emanam.

    medida que fossemos caminhando em direo ao centro da bolha

    encontraramos o ncleo, mais ou menos do tamanho de uma uva, onde as

    partculas subatmicas (prtons e nutrons) seriam como as sementes, unidas

    por uma enorme energia, enquanto as nuvens de eltrons estariam distantes

    dele cerca de 2 quilmetros. Machado e Pinto (2011) tambm nos trazem uma

    ilustrao semelhante. Eles nos falam para imaginarmos o ncleo do tomo

    como uma cabea de alfinete ou mesmo de um palito de fsforo e assim, o

    tomo como um todo (incluindo a eletrosfera) seria aproximadamente do

    tamanho do anel do estdio de futebol Maracan.

    Das partculas que compem o ncleo, uma carregada positivamente

    (prtons) e a outra no possui carga, neutra (nutrons). Os eltrons so

    carregados negativamente, ao ponto que a quantidade destes e dos prtons

  • 30

    sejam iguais para que a estabilidade do tomo seja mantida, quando a

    quantidade de eltrons alterada, h a formao dos ons.

    Esses eltrons esto dispostos em nuvens vagas, sem uma posio definida.

    Isso mostrado pelo Princpio da Incerteza de Heisenberg, no qual

    impossvel especificar, simultaneamente e com preciso que se quiser, o

    momento e a posio de uma partcula. (ATKINS, 1997, v. 2, p.19) Portanto,

    devemos pensar no na posio do eltron, mas na densidade de

    probabilidade de encontr-lo num determinado lugar.

    A cincia formal que rege nossos pensamentos e ensaios cientficos

    conhecida como mecnica clssica, porm, esta insuficiente quando as

    coisas so vistas na escala do universo e quando as coisas so vistas em uma

    escala atmica. (Russel, 2009, p.92, traduo nossa) com a escala atmica

    que estamos trabalhando para explicar as cores dos nossos fogos de artifcio e

    esta, ento, foge as regras da mecnica clssica e regida agora pelas ordens

    da mecnica quntica. O Princpio da Incerteza, determinado por Heisenberg

    o prprio corao dessa diferena, pois a mecnica clssica admitia,

    falsamente, que a posio e o momento linear de uma partcula podiam ser

    especificados simultaneamente com a preciso que se quisesse. (ATKINS,

    1997, v. 2, p. 21) Porm, como j vimos no conceito estabelecido pelo princpio

    da incerteza, isso no verdade, a mecnica quntica agora mostra que estes

    so complementares, que temos que escolher entre especificar a posio

    custa do momento ou o momento custa da posio. (ATKINS, 1997, v. 2, p.

    21)

    Os estudos que levaram origem da mecnica quntica se iniciaram

    com o estudo da radiao do corpo negro. Ellern (1968, p.88) nos fala que um

    corpo negro definido como um slido que emite e absorve (mas no reflete)

    radiao de todos os comprimentos de onda (traduo nossa). A radiao do

    corpo negro regida por algumas leis. A Lei do Deslocamento de Wien nos

    mostra que a emisso de energia por um corpo negro se desloca para os

    comprimentos de onda mais curtos medida que a temperatura se eleva.

    (ATKINS, 1997, v. 2, p. 4) Outra caracterstica desse objeto nos dada pela Lei

    de Stefan-Boltzmann no qual a excitncia (potncia emitida por uma regio de

    uma superfcie dividida pela rea da superfcie, M) proporcional quarta

    potncia da temperatura, medida em Kelvin (ATKINS, 1997, v.2; ELLERN,

  • 31

    1968), como podemos ver na Equao 3.1 (, a constante de Stefan-

    Boltzmann que vale: 5,67x10-8 W m-2 K-4):

    = T4

    Equao 3.1: Stefan-Boltzmann

    O estudo dos corpos negros foi algo intrigante para os estudiosos da

    poca (sculo XIX). Os fsicos Lorde Rayleigh e James Jeans chegaram a uma

    lei que ganharam seu nome posteriormente (Lei de Rayleigh-Jeans) na qual

    imaginaram o campo eletromagntico como um conjunto de osciladores com

    todas as frequncias possveis e observou-se a presena de radiao com uma

    frequncia especfica, significando que o oscilador eletrnico correspondente a

    esta frequncia especfica teria sido excitado (ATKINS, 1997, v. 2). Porm, esta

    lei funciona apenas para comprimentos de onda grandes (baixas frequncias),

    pois de acordo com seu escopo, osciladores de comprimento de onda muito

    curto (correspondentes luz ultravioleta, raios X e raios ), estariam excitados

    fortemente mesmo temperatura ambiente, o que absurdo, gerando o que foi

    conhecido como catstrofe do ultravioleta, que significa grande radiao na

    regio de alta frequncia do espectro eletromagntico (ATKINS, 1997, v. 2).

    A Quantizao da Energia

    Em 1900, o fsico alemo Max Planck descobriu que poderia explicar as

    observaes experimentais (de Rayleig-Jeans) se admitisse que a energia de

    cada oscilador eletromagntico est limitada a certos valores discretos e no

    pode ser alterado arbitrariamente. (ATKINS, 1997, v. 2, p. 5) Essa proposta

    bate de frente com o ponto de vista da mecnica clssica que admitia que

    todas as energias possveis so permitidas, e assim como o Princpio da

    Incerteza de Heisenberg, a limitao de os valores de energia pertencerem a

    um conjunto de valores discretos (ATKINS, 1997, v. 2, p. 5), ou seja,

    possurem uma energia quantizada, marca a principal diferena entre a

    mecnica clssica e a quntica.

    Com esse entendimento, podemos compreender o que Russel (2009)

    nos fala. Ele nos diz que aquelas nuvens de eltrons do comeo do captulo

    esto dispostas em nveis discretos de energia ao redor do ncleo, onde

    medida que as distncias desses nveis aumentam em relao ao ncleo, suas

    energias tambm aumentam, mas como vimos, no aleatoriamente, e sim, em

  • 32

    energias quantizadas. Esses nveis discretos de energia ao redor do ncleo

    povoado por eltrons so, melhor conhecidos, como orbitais. sabido tambm,

    que em cada orbital h um nmero limite de eltrons, por exemplo, na primeira

    camada podem-se conter dois eltrons e na segunda, oito eltrons (RUSSEL,

    2009). De forma simplificada, o modelo atmico de Bohr nos explica que esses

    eltrons giram ao redor do ncleo ocupando certos nveis ou camadas e que

    esses nveis possuem um valor determinado de energia, aonde o salto de um

    eltron de um nvel de energia para o outro nos garante o fenmeno da luz

    (FERREIRA, DAVID e SILVA, 2008).

    Ento quer dizer que chegamos de fato na explicao de como obtemos

    a luz e as cores dos fogos de artifcio? Sim! Portanto, vamos aprofundar essa

    explicao para no restar nenhuma dvida acerca disso.

    A luz e as cores (os espectros de emisso)

    O salto de um eltron de um nvel de energia para o outro nos garante o

    fenmeno da luz. Essa frase nos deixa com uma pergunta intrigante: como

    assim um salto de um eltron e, simplesmente, haja a luz? Vamos l!

    Vimos que esses eltrons se encontram em orbitais especficos e com

    energias fixas, no aleatrias. Quando um eltron ganha uma quantidade de

    energia seja por aquecimento, energia eltrica ou impacto, ele salta para um

    maior nvel de energia dentro do tomo, um nvel de energia preciso,

    quantizado e dizemos ento, que o tomo ficou excitado (RUSSEL, 2009).

    Quando o tomo relaxa, o eltron retorna para o nvel de menor energia,

    liberando na forma de luz essa energia anteriormente ganhada. Podemos

    entender por luz, no s a radiao gama espectral estreita que constitui a luz

    visvel (a luz que enxergamos), mas tambm as pores de luz ultravioleta

    (UV) e infravermelho (IR), que so de grande importncia e aplicao no meio

    cientfico (ELLERN, 1968).

    Entendemos ento como se d a luz e que ela composta por pores

    diferentes. A poro que nos interessa para os fogos de artifcio a poro da

    luz visvel, pois atravs dela que podemos identificar e caracterizar as cores

    que tanto nos encanta. Nesse processo que nos leva luz, a energia total

    conservada, nos levando a Equao 3.2:

    E = h

  • 33

    Onde, v a freqncia de radiao relacionada a diferena de energia, E,

    pela constante h, conhecida como constante de Planck (RUSSEL, 2009). Essa

    equao formulada por Planck a representao matemtica/terica das

    observaes experimentais acerca da energia limitada a valores discretos do

    oscilador eletromagntico (ATKINS, 1997, v. 2).

    Cada elemento qumico, quando passa pelo processo de excitao e

    relaxao explicado acima, emite luz com diferentes comprimentos de onda e

    diferentes e especficas cores. Como j vimos no captulo 1, diversos

    compostos do as diferentes cores aos fogos de artifcio, como, por exemplo,

    nitrato de cobre (Cu(NO3)2) que d a cor azul e nitrato de brio (Ba(NO3)2) que

    d a cor verde. Essas cores emitidas por um elemento funcionam como um

    tipo de carteira de identidade dele (MACHADO e PINTO, 2011). Essa

    identidade pode ser verificada atravs da espectroscopia que a deteco e

    anlise da radiao eletromagntica emitida por uma espcie (Atkins, 1997, v.

    2, p. 50). Os espectros de emisso de cada elemento possuem valores

    discretos, assim como a energia dos tomos (energia quantizada), e valores

    nicos, caractersticos de cada elemento. A Figura 3.1 nos mostra os espectros

    atmicos de emisso de quatro elementos diferentes, onde os observamos

    como um conjunto de linhas discretas, especficas para cada elemento. Essa

    diferena apresentada na localizao das linhas (comprimento de onda que

    ela emite) e na quantidade delas por espectro.

  • 34

    Figura 3.1: Espectros de emisso atmica do Hidrognio, Hlio, Nenio e Mercrio.

    Vimos ento que as cores dos fogos de artifcio so explicadas por

    saltos qunticos proporcionados pelos eltrons de um orbital para o outro com

    ganho e liberao de energia. Vimos tambm, que os espectros de emisso

    atmica comprovam essa teoria, caracterizando individualmente cada tipo de

    tomo e que o modelo atmico de Bohr um modelo atmico muito aplicvel

    para explicao de tal fenmeno.

    Podemos de alguma forma, ento, utilizar os fogos de artifcio e suas

    caractersticas como meios de abordagem em sala de aula para explanao de

    contedos, como o de modelos atmicos, onde a explicao da formao de

    luz e cores o grande diferencial do modelo atmico de Bohr em relao aos

    outros. Portanto, podemos entender e desenvolver formas dessa aplicao e

    metodologias que nos levem construo da relao ensino-aprendizagem

    utilizando os fogos de artifcio.

  • 35

    Captulo 4 Os Fogos de Artifcio em Sala de Aula Ao longo desse trabalho foram retratados diversos aspectos dos fogos de artifcio como sua histria, seus tipos, suas caractersticas, suas cores, etc.

    Mas um aspecto interessantssimo sobre estes e que ainda no foi relatado,

    a possibilidade de sua utilizao como temtica em sala de aula para o ensino

    de Cincias. Suas inmeras especificidades podem ser abordadas em sala de

    aula de modo a inserir o aluno no mundo cientfico associando-o ao seu

    cotidiano, de uma maneira interdisciplinar, prtica e porque no, divertida.

    Vejamos ento como podemos utilizar essa ferramenta, chamada fogos de

    artifcio, no desenvolvimento do processo de ensino-aprendizagem escolar.

    Os fogos de artifcio numa abordagem CTS (cincia tecnologia

    sociedade) e interdisciplinar voltada para o ensino

    Os fogos de artifcio podem ser utilizados como temtica principal no

    ensino de contedos no s de Qumica, mas de Cincias em geral. Isso nos

    mostra que alm de poderem ser retratados em sala de aula como algo que

    de fora da sala de aula, como algo que faz parte da vida cotidiana dos alunos

    (a maioria dos alunos j presenciou, mesmo que pela televiso, uma queima de

    fogos durante o Reveillon, um evento de celebridades ou at mesmo, um jogo

    de futebol), eles podem tambm ser tratados de forma integrada com outras

    disciplinas como a Fsica, a Matemtica, a Histria, caracterizando um

    processo de interdisciplinaridade.

    De acordo com S e Silva (2005) a interdisciplinaridade aplicada ao

    ensino busca promover a compreenso da unidade na diversidade, atravs da

    viso do conjunto que possa garantir ao ser humano o encontro do saber na

    multiplicidade de conhecimentos. A interdisciplinaridade busca o estudo de um

    tema em conjunto com todas as reas na qual esse tema possa se enquadrar,

    sem perder em sua essncia o contedo central que se quer transmitir. Etges

    (1995)12 citado por S e Silva nos esclarece esse fato. Ele nos afirma que a

    interdisciplinaridade na escola no pode consistir na criao de uma mistura de

    12ETGES,N.J.Cincia,interdisciplinaridadeeeducao.In:JANTSCH,A.P.;BIANCHETTI,L.(orgs).Ainterdisciplinaridadeparaalmdafilosofiadosujeito.Petrpolis,RJ:Vozes,1995.

  • 36

    contedos ou mtodos de diferentes disciplinas, ou seja, o contedo central

    deve ser mantido, porm deve ser assimilado, comparado, contextualizado em

    situaes e em outros contedos nos quais ele se enquadra e de forma

    organizada, sem consistir de fato de uma mistura de contedos.

    Uma abordagem conjunta interdisciplinaridade que pode ser usada em

    sala de aula tendo os fogos de artifcio como tema principal a abordagem

    CTS. Hofstein, Aikenhead e Riquarts (1988)13, citado por Santos e Mortimer

    (2002), nos conta que o ensino CTS pode ser caracterizado como o ensino do

    contedo de cincias no contexto autntico do seu meio tecnolgico e social,

    no qual os estudantes integram o conhecimento cientfico com a tecnologia e o

    mundo social de suas experincias do dia-a-dia. Com esse conceito pode-se

    aprender o contedo cientfico se utilizando de meios tecnolgicos que so

    inmeros, hoje em dia, atrelado aos acontecimentos e situaes do cotidiano

    dos alunos.

    Solomon (1993)14, citado por Santos e Mortimer (2002), nos afirma que

    os contedos dos currculos montados em uma abordagem CTS, tem um

    carter multidisciplinar. A multidisciplinaridade um conceito ainda mais

    abrangente do que a interdisciplinaridade. V-se a interdisciplinaridade como

    uma relao entre duas disciplinas, uma relao linear, j a

    multidisciplinaridade, envolve um escopo de diversas disciplinas, abrangendo

    uma rea maior de conhecimento. Percebemos ento, uma grande relao

    entre a interdisciplinaridade e a abordagem CTS. A unio desses propicia um

    ensino de Cincias, e mais especificamente, de Qumica, no qual o aluno

    participante ativo do processo de aprendizagem, no qual o aluno consegue ver

    na prtica o que aprende na teoria em sala de aula.

    Paixo e Moura (2005) nos trazem um exemplo vivo do uso dos fogos de

    artifcio com uma abordagem CTS e interdisciplinar para o ensino de Cincias.

    Seu trabalho consistiu no desenvolvimento de uma temtica com o nome de

    Estrelas, radiao eletromagntica e fogos de artifcio, abordada de forma

    CTS por uma professora de uma sala de aula com 29 alunos do 10 ano do

    Ensino Secundrio Portugus, que equivalente ao nosso 1 ano do Ensino

    13HOFSTEIN,A.,AIKENHEAD,G.,RIQUARTS,K.(1988).DiscussionsoverSTSatthefourthIOSTEsymposium.InternationalJournalofScienceEducation,v.10,n.4,p.357366.14SOLOMON,J.(1993).Teachingscience,technologyandsociety.Buckingham:OpenUniversityPress.

  • 37

    Mdio (idade de 15 anos) (PAIXO e MOURA, 2005). Na seguinte citao

    retirada de seu trabalho, elas deixam bem clara a importncia da abordagem

    CTS no ensino de Cincias: As atuais perspectivas da Didtica das Cincias defendem

    aprendizagens que se tornem teis no dia-a-dia, com vista

    formao de cidados, individual e socialmente mais ativos,

    cientificamente mais cultos e participativos. Abandona-se um

    processo curricular exaustivamente estruturado na lgica dos

    contedos e procuram-se centros de interesse nas

    problemticas da sociedade e da tecnologia envolvendo

    componentes de proximidade dos alunos. Trata-se de envolver

    os alunos, no s do ponto de vista cognitivo, mas igualmente

    afetivo, tico e cultural. O objetivo do ensino das Cincias a

    compreenso da Cincia e da Tecnologia, das relaes entre

    uma e a outra e suas implicaes na Sociedade, ou seja, a

    perspectiva CTS... (PAIXO e MOURA, 2005, p. 1)

    Esse estudo foi feito interdisciplinarmente entre as disciplinas de

    Qumica e Fsica e buscou-se estabelecer associaes entre as coisas do

    cotidiano com os conceitos estudados em sala, como a que so devidas as

    cores dos fogos de artifcio? e qual a temperatura das estrelas? (PAIXO e

    MOURA, 2005). A utilizao de fogos de artifcio nesse trabalho foi estratgica,

    pois na regio em que foi estabelecido o estudo h uma indstria de pirotecnia

    e essa viso de estabelecer relaes com o ambiente em que a escola est

    inserida, o primordial para o sucesso de uma abordagem CTS, pois no

    adianta se falar sobre rvores do cerrado na caatinga ou sobre indstrias numa

    regio agrcola, os alunos no conseguiro assimil-los sua vivncia.

    O trabalho foi desenvolvido num conjunto de seis aulas onde os alunos

    realizaram pesquisas bibliogrficas e atividades experimentais em resposta s

    perguntas colocadas no pargrafo acima; houve experimentos com controle de

    televiso para estudo da radiao infravermelha e uma simulao de pequenos

    fogos de artifcio, por adio de sais chama de algodo embebido em etanol

    num cadinho de porcelana (PAIXO e MOURA, 2005). Com esse ltimo foi

    possvel perceber como se do as diferentes cores dos fogos, que so devido

    aos diferentes elementos dos sais que o compem, pois cada elemento

    qumico emite radiaes especficas, como impresses digitais (a explicao

    mais detalhada j foi dada no captulo anterior).

  • 38

    Ferreira, David e Silva (2008) nos trazem em seu mdulo didtico um

    experimento praticamente igual ao utilizado no trabalho de Paixo e Moura

    (2005) no qual alguns sais (sulfato de cobre, cloreto de sdio, etc.) so

    aquecidos em algodes embebidos de lcool e diferentes cores so obtidas.

    Da mesma forma, no mdulo didtico um dos objetivos desse experimento

    associar as cores obtidas nas chamas com as cores que so obtidas nos fogos

    de artifcio e outro, utilizar o modelo atmico de Bohr para a explicao desse

    fenmeno.

    Retomando o trabalho de Paixo e Moura (2005), acerca da avaliao

    atravs da abordagem CTS e interdisciplinar, utilizaram-se diversas

    componentes para avaliao dos alunos. Componentes essas, que

    abrangessem todas as atividades por eles desenvolvidas, se enquadrando aos

    diferentes procedimentos por eles desenvolvidos, obtendo-se resultados dos

    alunos atravs de relatrios das atividades, planos desenvolvidos para as

    atividades experimentais, apresentaes de pesquisas, respostas orais e

    escritas, etc. mostrando assim, a versatilidade, diversidade e eficincia no

    processo de construo da relao ensino-aprendizagem que tais abordagens

    podem ocasionar.

    A partir desses esclarecimentos acerca da abordagem CTS e

    interdisciplinar e do testemunho da viabilidade e eficincia desses mtodos

    para o ensino de Cincias, buscou-se desenvolver um texto informativo voltado

    para alunos do Ensino Mdio sobre os fogos de artifcio, com informaes

    desde sua histria, at as explicaes qumicas de suas cores. Buscou-se no

    texto uma linguagem menos formal para aproximao com a idade que os

    alunos nessa poca escolar se encontram (na faixa de 15 a 17 anos),

    abordando o assunto de forma a integr-lo com outras disciplinas e ainda,

    associando-o ao cotidiano do aluno, tendo em vista seu papel tecnolgico e

    social. O texto encontra-se no Apndice I.

    impressionante como nem nos damos conta da riqueza que coisas

    que fazem parte naturalmente de nossas vidas e, que s vezes, nem damos

    importncia, tm. Toda virada de ano nos deleitamos com imensos shows

    pirotcnicos e no imaginamos toda a cincia que ocorre por trs de todos

    aqueles efeitos. Uma histria grandiosa, teorias e procedimentos qumicos e

    fsicos e at aplicaes em sala de aula, compem tal riqueza. notvel ento,

  • 39

    que o encanto que os fogos de artifcio nos proporcionam pode ir alm das

    lindas cores e formatos, pode ir ao prazer de conhecer e entender pequenos

    mistrios da vida atravs deles.

  • 40

    Consideraes Finais Os fogos de artifcio so verdadeiras fontes de conhecimento. Sua histria muito rica nos remete sua origem, cerca de dois mil anos

    atrs, sendo confundida com a origem da plvora, seu principal combustvel.

    Suas descobertas, tanto dos fogos quanto da plvora, no tm um local bem

    certo, mas normalmente creditada aos chineses. Ao longo dos sculos os

    fogos foram usados com diversas finalidades, desde armas de guerra e

    sinalizao a entretenimento, atravs de grandiosos shows pirotcnicos, que

    so uma de suas maiores utilidades hoje em dia, principalmente nas festas de

    virada de ano, com exploses de fogos com durao de vrios minutos.

    Com o passar do tempo, alm de suas utilidades, seus tipos, formas e

    cores foram ganhando novas verses. Atualmente, existem diversos tipos de

    fogos, enquadrados em diversas classificaes e apresentando inmeras

    caractersticas. Uns so de uso corriqueiro e podem ser manuseados por

    qualquer pessoa, como os estalinhos de salo, muito usados nas festas

    juninas, j outros, precisam de todo um aparato de segurana, manuseados

    por pessoas especializadas e em locais abertos, pois levam grande quantidade

    de plvora e provocam grandes exploses, como os foguetes.

    Outros fogos de artifcio, como as fontes, j tm como sua principal

    atratividade, as luzes e cores. Cores essas que so, na verdade, a principal

    atrao da maioria dos fogos. Essas praticamente no existiam nos primeiros

    fogos, no fugindo muito do dourado ou prateado, devido mistura restrita dos

    componentes (plvora, carvo e limalha de ferro). Com o passar do tempo, a

    descoberta de sais de diferentes elementos, propiciaram a descoberta de

    novas cores para os fogos e os tornaram cada vez mais especiais. Com o

    desenvolvimento da mecnica quntica e a descoberta dos espectros de

    emisso, que funcionam como verdadeiras impresses digitais dos elementos

    qumicos, pode-se explicar o porqu dessas variedades de cores.

    O modelo atmico de Bohr, ensinado para alunos do Ensino Mdio,

    uma forma mais simples, mas no errada, para explicar a existncia das

    diferentes cores. Sendo assim, podemos utilizar os fogos de artifcio de forma

    interdisciplinar com uma abordagem CTS, trazendo algo do cotidiano dos

    alunos (os fogos de artifcio) para dentro da sala de aula, e ensinar Qumica,

  • 41

    Fsica e outras disciplinas, mostrando a versatilidade dos fogos de artifcio, at

    como instrumento para o ensino.

    Alm dessa funo de mostrar os fogos de artifcio como tema central

    para abordagem de contedos cientficos em sala de aula, buscou-se com esse

    trabalho aproximar as pessoas dos fogos de artifcio, tentando apresentar

    esses artefatos como obra de pura cincia, mas sem retirar o encanto de sua

    magia, que o que nos faz admirar tanto esses objetos incandescentes.

    Retira-se tambm desse trabalho, um texto com fim fielmente educativo

    e didtico para ser utilizado por professores e alunos na prtica do ensino de

    cincias, onde se aborda de forma geral a histria e a cincia por trs dos

    fogos de artifcio e como us-lo em sala de aula para o desenvolvimento da

    relao de ensino-aprendizagem.

    Finalizando, creio que para mim, esse trabalho, alm de todo o

    conhecimento acadmico que me proporcionou, me fez perceber que

    pequenas coisas ao nosso redor e que fazem parte de nossa rotina h anos

    so cercados de cincia. Uma cincia muitas vezes simples, mas altamente

    rica em detalhes e em beleza. Percebo que a partir de agora, no conseguirei

    olhar para o mais simples objeto sem imaginar toda a cincia por trs que o faz

    ter aquelas caractersticas.

    Os fogos de artifcio h tanto tempo me encantam com suas cores e

    formas e agora, me encantam ainda mais com toda a sua cincia.

  • 42

    Referncias

    ATKINS, P. W., Fsico-Qumica, 6 ed., LTC, 1997, v. 1 e 2.

    Braslia, CBM do DF. Norma Tcnica 08. Fogos de Artifcio, 2002.

    CALVERT, J. B. Flash! Bang! Whiz! An introduction to propellants, explosives, pyrotechnics and fireworks, 21 dezembro 2002. Disponvel em: Acesso

    em: 2 maio 2012

    ELLERN, H.; Military and Civilian Pyrotechnics; Chemical Publishing

    Company Inc., New York, 1968

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  • 45

    Apndice I

    Fogos de Artifcio Histria, Cincia e Sociedade Os fogos de artifcio no possuem uma data certa em relao a sua origem. Seu

    incio entrelaado com o de diversas instrumentaes que utilizavam a plvora como

    combustvel.

    A origem da plvora tambm muito imprecisa. Acredita-se que por volta do

    sculo VIII d.C. alquimistas chineses, entre outros, procura do elixir da vida, fizeram

    diversas misturas contendo todos os tipos de substncias, incluindo leos, mel e cera de

    abelha e dois ingredientes especiais: o salitre (nitrato de potssio, KNO3) e o enxofre.

    Surpreendentemente, a mistura entre os compostos orgnicos contidos no mel com o

    salitre e o enxofre gerou uma exploso e a partir da, foi trabalhado em propores

    exatas at o encontro da melhor formulao para a constituio da plvora. Com o

    tempo, o mel foi trocado pelo carvo ativado e se criou a chamada plvora verdadeira

    (Figura 1), sua purificao e formulao ideal foram desenvolvidas por Roger Bacon,

    um experimentador europeu (Figura 2).

    Figura 2: Roger Bacon Figura 1: plvora verdadeira

    Ao longo dos sculos, temos diversos relatos do uso da plvora. Em 800 d.C.,

    um texto taosta nos relata que misturar enxofre, rosalgar (xido de arsnio) e salitre

    com mel, altamente perigoso, pois pode causar queimaduras; por volta de 1000 d.C.,

    chineses usavam um propulsor semelhante plvora em foguetes; outro relato nos

    mostra a descrio da formulao da plvora por rabes; em 1250, um noruegus

    menciona em seu captulo militar o uso da mistura de carvo e salitre como arma. Com

    tamanho poder de fogo, como vimos nesse testemunho noruegus, a plvora comeou a

  • 46

    ser utilizado para fins blicos, servindo como propulsor em diversos foguetes, armas e

    canhes por todo o mundo.

    Por volta do sculo XIV, artesos, que s a partir do sculo XVI comearam a

    ser denominados de fireworkes (trabalhadores do fogo) e firemasters (mestres do

    fogo), comearam a desenvolver os primeiros fogos de artifcio, propriamente como

    conhecemos hoje, onde esses eram utilizados tanto como armamento, como

    entretenimento, durante festividades noturnas. A partir da, diversos relatos so obtidos

    da utilizao de fogos de artifcio: em 1576, um espetculo pirotcnico movimentou a

    noite durante eleio de um novo Papa no Castelo Santo ngelo (Figura 3 - feita pelo

    gravador Ambroglio Giovanni Brambilla no festival Girandola, em Roma); em 1605 a

    compra ou manuteno de fogos de artifcio foi proibida devido a tentativa de Guy

    Fawkes em tentar explodir as Casas do Parlamento ingls utilizando 36 barris de

    plvora; J na metade do sculo XVIII, Benjamin Robin e outros mencionam A

    celebrao da paz final de 1749, em Londres, com uma exposio de fogos de artifcio;

    no inicio do sculo XIX, William Congreve (1772-1828), dirigiu, pessoalmente, a

    emisso de seus foguetes contra o cerco de Conpenhagen e conseguiu tal feito, devido

    ao desenvolvimento de foguetes de alto poder explosivo e incendirio, mais fortes do

    que os existentes na poca; e ainda na primeira metade deste sculo, Claude Fortun

    Ruggieri, mostrou que a pirotecnia exigia conhecimentos de Fsica e Qumica, sendo

    necessrio mais do que conhecimentos arquitetnicos e artsticos para a utilizao desta,

    fazendo com que a pirotecnia ento, fosse vista como uma forma de Qumica

    aplicada.

  • 47

    Figura 3: Gravura do Castelo Santo ngelo feita por Ambroglio Giovanni Brambilla no festival

    Girandola, em Roma, para eleio do novo Papa.

    Como explicar as cores dos fogos de artifcio?

    Na origem dos fogos de artifcio as cores eram limitadas, geralmente, ao

    dourado e ao prateado, devido mistura restrita dos componentes (plvora, carvo e

    limalha de ferro). Com o passar do tempo, os fogos passaram a adquirir novas cores.

    Em 1786, o qumico francs Claude Louis Berthollet (1748-1822) descobriu o clorato

    de potssio (KClO3) que proporcionou grande luminosidade e brilho aos fogos de

    artifcio; anteriormente, no sculo XVII, mais especificamente, no ano de 1635, em seu

    livro sobre fogos de artifcio, John Bate relata o uso de sulfeto de antimnio para a

    obteno da cor azul e tambm, comenta do uso de pequenas quantidades de ferro para

    dar uma cauda mais luminosa aos foguetes; no sculo XIX, Claude-Fortun Ruggieri,

    um pirotcnico francs, mais especificamente no ano de 1801, descreve a utilizao de

    sais de metais para a produo de chamas coloridas; nos anos de 1865 e 1894, as

    substncias magnsio e alumnio foram acrescentados a mistura pirotcnica

    proporcionando fascas brancas e uma melhora do brilho; ainda no sculo XIX, a

    empresa Brock, fundada no sculo anterior por John Brock, para uma aclamada

    exposio no Palcio de Cristal (Inglaterra), estabeleceu um padro indito de brilhos e

    cores, pela introduo de ps metlicos e cloratos que so utilizados at hoje para esses

    fins.

    Mas ento, como a adio de todas essas substncias simples e compostas

    podem dar tantas cores diferentes aos fogos?

    Antes de explicarmos veementemente, vamos entender um pouco dos

    tomos. Os tomos so invisveis aos nossos olhos e h sculos, vem sendo

    representado por modelos. Modelos esses que com o passar dos anos vo se

    aperfeioando e conseguindo explicar cada vez mais fenmenos. Machado e Pinto

    (2011) nos trazem uma analogia para facilitar a compreenso do modelo atmico. Eles

    nos falam para imaginarmos o ncleo do tomo como uma cabea de alfinete ou mesmo

    de um palito de fsforo e assim, o tomo como um todo (incluindo a eletrosfera) seria

    aproximadamente do tamanho do anel do estdio de futebol Maracan. Essa

    representao nos conta do ncleo e da eletrosfera, que compem o tomo como um

    todo. O ncleo composto pelos prtons, que possuem carga positiva e pelos nutrons,

    que possuem carga neutra. A eletrosfera composta pelos eltrons, que possuem carga

  • 48

    negativa. Essa eletrosfera fica ao redor do ncleo e responsvel, pelas ligaes entre

    os elementos. Como falamos antes, no se sabia que os tomos eram assim, diversos

    modelos foram surgindo e nesse texto, vamos especificar apenas um desses modelos,

    pois ele que vai nos ajudar a explicar o fenmeno das cores, o modelo atmico de

    Bohr.

    Sabe-se que os eltrons presentes na atmosfera no ocupam lugares

    aleatrios e sim, lugares determinados, possuindo assim, energias quantizadas. Esses

    locais especficos que os eltrons ocupam, so chamados de orbitas ou camadas.

    sabido tambm, que em cada orbita h um nmero limite de eltrons, por exemplo, na

    primeira camada pode-se conter dois eltrons e na segunda, oito eltrons (Figura 4).

    Figura 4: Representao das camadas de energia do modelo atmico de Bohr.

    Niels Henrick David Bohr foi um fsico dinamarqus nascido na cidade de

    Copenhagen no dia 7 de outubro de 1885 e contribui ferrenhamente no desenvolvimento

    da teoria atmica. De forma simplificada, seu modelo atmico nos explica que esses

    eltrons giram ao redor do ncleo ocupando certos nveis ou camadas e que esses

    possuem um valor determinado de energia, aonde o salto de um eltron de um nvel de

    energia para o outro nos garante o fenmeno da luz. Vamos nos aprofundar mais...

    Quando um eltron ganha uma quantidade de energia seja por aquecimento,

    energia eltrica ou impacto, ele salta para um maior nvel de energia dentro do tomo,

    um nvel


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