A Química das Cores - Fogos de Artifícios

A Energia e as Transformações QuímicasA combustão e a energia
Além de se valerem da luz e calor do sol, os homens, em seus primórdios, utilizavam também o fogo. Embora não soubessem provocar fogo, os homens talvez tenham aproveitado incêndios acidentais provocados por raios ou por lava incandescente de algum vulcão. Aprenderam inicialmente, a manter o fogo. Os "guardiões do fogo" vigiavam dia e noite esses incêndios acidentais, alimentando-os com gravetos, folhas, etc. Há 500 mil anos, o homem primitivo queimava madeira para conseguir luz e calor.
O domínio do fogo – saber fazer e usar controladamente o fogo proveniente da combustão (queima) – significou uma transformação profunda na vida dos homens. As transformações químicas que ocorrem no cozimento de alimentos, na produção de utensílios cerâmicos, de metais como ferro e ligas metálicas como bronze, só foram possíveis com a energia liberada nas combustões.
Até o ano 1200, a madeira era a principal fonte de energia, o combustível gerador de calor e luz. Mas, já no século XIV, com a invenção do alto forno, o carvão vegetal passou a ser mais utilizado devido a sua maior eficiência.
No século XVIII, James Watt construiu a primeira máquina a vapor e o carvão mineral passou a ser utilizado como combustível. Nas máquinas a vapor, utiliza-se combustível para aquecer água e assim, gerar vapor d'água, o qual movimenta a máquina.
Pode-se imaginar que o desenvolvimento industrial e o crescimento das cidades criavam a necessidade cada vez maior de energia e, consequentemente, de combustíveis que suprissem tal necessidade.
O petróleo já era conhecido desde a Idade Antiga, mas era pouco utilizado como combustível pois o homem não sabia como extraí-lo do solo. Por volta de 1860 o petróleo passou a ser explorado comercialmente, com a perfuração dos primeiros poços na Califórnia, Estados Unidos. A iluminação pública começou a ser feita com lampiões a petróleo, em substituição aos de óleo animal.
A iluminação elétrica só foi possível quando o homem aprendeu a produzir energia elétrica em larga escala. Durante o século XIX muitos estudos foram realizados visando a transformação da energia mecânica em elétrica. A invenção do gerador de eletricidade, isto é, um gerador que transforma energia de movimento (mecânica) em elétrica, e a invenção da turbina hidráulica, tornou possível obter-se energia elétrica em grande quantidade. O petróleo passou a ser queimado para produzir imensas quantidades de vapor d'água para movimentar turbinas hidráulicas.
Numa usina termelétrica, por exemplo, o vapor movimenta uma turbina, que, por sua vez, movimenta um gerador, ocorrendo a produção de energia elétrica.
As usinas termelétricas são responsáveis ainda hoje por cerca de 90% da energia elétrica fornecida a todo o mundo. No Brasil, as usinas termelétricas são responsáveis por cerca de 5% da energia elétrica gerada.
Nessas usinas são queimados derivados do petróleo, gás natural, carvão ou ainda bagaço de cana-de-açúcar.
Ao longo de sua história, o homem, utilizando o calor proveniente das reações de combustão para diversos fins percebeu que materiais diferentes quando queimados, fornecem diferentes quantidades de energia. Assim, substituiu a madeira pelo carvão vegetal, este pelo carvão mineral, e todos esses pelo petróleo.
Compare o poder calorífico de alguns combustíveis:
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Mas, o que é uma reação de combustão? Que transformações ocorrem nos materiais fornecendo tanta energia?
Somente no século XVIII, com a descoberta do oxigênio, é que se começou a entender tais reações. Estudos feitos por Lavoisier (1743-1794) permitiram concluir que a combustão era na verdade uma reação com o oxigênio contido no ar atmosférico. Assim, o carvão, os óleos, o petróleo reagem com oxigênio, formando outros materiais e liberando energia. É necessário, entretanto, fornecer certa quantidade de energia para que as reações iniciem.
Quando são queimadas substâncias que contêm carbono (petróleo, óleos, carvão etc) ocorre a formação de dióxido de carbono (CO2), um dos gases responsáveis pelo aumento do efeito estufa.