INTRODUCERE IN PIROTEHNIE SI ISTORICUL FOCURILOR DE ARTIFICII

"Luminile se sting . Aaaah! Un pocnet se aude, o dara de lumina incepe sa se catere pe cer si pare sa se opreasca inainte de a se transforma intr-un fulger, urmat de zgomotul unui tunet ratacit. Oooh! Imediat apar stele de foc colorate in rosu, verde, albastru, trasee scanteietoare drepte sau curbilinii, desenand cu maiestrie forme venite din univers.

Din alta parte de pe sol se aud sunetele ascutite ale serpisorilor, pocnetele cu accente variate ale petardelor, jeturile curgatoare ale cascadelor sau vulcanilor. Acolo sus, urca intr-un ritm sacadat coloane de paiete stralucitoare, cozi ale unor comete ce vin din intuneric . se sparg apoi in corole luminoase, eliberand sute si mii de particule incandescente ce cad ca o ploaie eliberatoare peste pamant. Apoi totul se accelereaza, mai sus, mai larg, intr-un crescendo misterios ce impune teama si deopotriva respect.

O salva finala vine si inchide totul, parca intr-un tipat de durere cereasca . spectacolul s-a terminat! La revedere si pe curand suna intr-un limbaj detonant o noua invitatie la spectacolul de artificii.

Acest spectacol pe care orice om a avut ocazia sa-l vada, cel putin o data in viata, cu ocazia Anului Nou sau de 1 Decembrie, poarta in romaneste numele de foc de artificii. Pluralul sau, focuri de artificii sau mai simplu artificii, este adesea utilizat pentru a numi piesele sau obiectele care dau efectele de flacara colorata, lumina, zgomot sau fum. Nu sunt altceva decat fantanile, candelele romane, vulcanii, cascadele, moristile, bombele, rachetele sau serpisorii, utilizate individual sau in grup. Sunt ansambluri armonioase de compozitii pirotehnice, ingenios combinate si aprinse.

Efectele care constituie spectacolul sunt fructele vizibile si auditive ale reactiilor chimice ce se desfasoara in timpul combustiei compozitiilor pirotehnice. Sunt produsii de reactie care constituie flacara sau focul.

Introducere in pirotehnie

Multi dintre noi am fost fascinati de mici de foc si de modurile diverse prin care se manifesta. Cu timpul, pentru unii dintre noi "focul" a devenit obiectul postului de lucru. Angajati la firme specializate in organizarea focurilor de artificii sau pe cale sa devenim pirotehnisti, cu totii suntem in cautarea de raspunsuri: cum sa generam momente unice pentru spectatori, cum sa imbinam piesele de artificii pentru ca scenariul sa aiba coerenta, dinamica si stralucire. Ce trebuie sa facem ca spectacolul sa fie pe placul clientilor si conform exigentelor autoritatilor, care stau in asteptare pentru verificarea respectarii prevederilor legislatiei si consemnelor impuse de diversele reglementari.

Ce sunt artificiile sau compozitiile pirotehnice folosite la incarcarea lor si cum se pot obtine diferite efecte acustice sau luminoase? De ce unii compusi chimici sunt capabili sa intretina astfel de reactii chimice, iar altii raman fara speranta inerti? Cum se nasc luminile colorate sau sunetele ce insotesc aceste reactii?

Indiferent de faptul ca suntem profesionisti in domeniu, pe cale sa devenim pirotehnisti autorizati sau pur si simplu din curiozitate, este momentul sa patrundem pe un teritoriu, care desi este strabatut de mult ramane mereu nou, cu limite in permanenta expansiune. Taram mistic si exact, in care arta, stiinta si tehnica se imbina cu priceperea, curajul, pasiunea si adesea "nebunia" celor care-l practica.

In aceasta lucrare se vor aborda asadar mai multe subiecte de interes din domeniul pirotehniei si focurilor de artificii.

Cuvantul Pirotehnie vine din Grecia si inseamna tehnica de producere a focului, dar azi semnificatia cuvantului este cum mult mai ampla: tehnica, stiinta, arta

Adesea este o confuzie intre stiinta explozivilor, detonica si pirotehnia. Aceasta poate fi explicata daca se priveste cu atentie clasificarea materialelor explozive, din punctul de vedere al destinatiei acestora, respectiv cele cinci clase, asa cum se prezinta in figura 1.

Pirotehnia este stiinta, tehnica si arta de a crea, a intretine si de a stapani focul. Studierea, proiectarea si dezvoltarea compozitiilor si a dispozitivelor pirotehnice sau a artificiilor necesita in toate situatiile studii teoretice si teste experimentale.

Chiar daca pirotehnia poseda in mod traditional caracterul empiric si de arta, importanta produselor pirotehnice si a aplicatiilor sale, progresele inregistrate in acest domeniu au condus la identificarea unei ramuri distincte a stiintei. Astazi Pirotehnia este o stiinta multidisciplinara de frontiera si se ocupa printre altele cu:

F     studiul fenomenelor care apar in timpul combustiei compozitiilor pirotehnice;

F     proprietatile (fizice, chimice, termodinamice, cinetice, explozive, de stabilitate etc.) ale compozitiilor pirotehnice;

F     metodele de preparare si fabricare ale compozitiilor pirotehnice, cu incarcarea lor in sistemele sau articolele pirotehnice;

F     efectele sistemelor pirotehnice si interactiunea cu diferite medii.

Cu toate ca adesea empirismul patrunde in sfera de actiune a "pirotehnistilor", prin progresele inregistrate in domeniul stiintelor fundamentale, ca de exemplu chimia, fizica, mecanica fluidelor etc., cu ajutorul unui instrumentar de laborator din ce in ce mai sofisticat, s-a ajuns ca metodele de concepere si aplicabilitate ale compozitiilor pirotehnice sa fie din ce in ce mai exacte. Preluand elemente de la mai multe stiinte, Pirotehnia este consacrata azi ca un domeniu distinct in aria stiintelor.

Teoria combustiei compozitiilor pirotehnice si aplicatiilor sale nu permite totusi decat modelari aproximative si sumare ale fenomenelor fizico-chimice, si asta din mai multe motive:

exista numerosi compusi chimici care contin un mare numar de atomi;

la nivel chimic, fenomenele ce se desfasoara la temperaturi foarte inalte (cuprinse intre 1000 si 3500 °C) nu permit sa se aprecieze decat aproximativ compusii aparuti ca urmare a reactiei chimice de combustie;

mecanismele chimice de reactie sunt dependente de transformari fizice complexe si sunt dificil de apreciat in cadrul functionarilor dinamice ale sistemelor pirotehnice deoarece miscarea acestora, viteza lor de rotatie, presiunea, prezenta aerului, temperatura mediului exterior si alti factori, pot influenta considerabil caracteristicile de performanta sau efect; numai testele efectuate prin trageri pot oferi datele necesare modelarii matematice a fenomenelor; cu toate acestea influentele diferitilor factori pot fi descoperite prin testele statice sau de laborator.

Combustia este de fapt o succesiune de fenomene fizico-chimice (topire, vaporizare, descompunere, reducere, oxidare etc.) care se deruleaza rapid intr-un mediu eterogen.

Orice dispozitiv sau obiect pirotehnic are la baza o compozitie pirotehnica, un amestec de produse si substante care trebuie sa poata subzista impreuna, pana intr-un anumit moment, cand, la cerere, intr-un mod voit, pot intra intr-o reactie chimica de combustie cu producerea de efecte utile de amplitudine bine stapanita si efecte secundare cat mai putin periculoase

Din numarul mare de materiale care in mod teoretic sunt capabile sa reactioneze, doar un numar restrans pot fi utilizate; acest lucru se datoreaza unor considerente de natura practica, de siguranta, cost, disponibilitate etc.

Pirotehnia a devenit un nume folosit in multe domenii si sfere de activitate. In industria explozivilor sau ramura industriala care se ocupa cu fabricarea munitiilor, lucratorii se numesc pirotehnisti. Transportul, manuirea si utilizarea artificiilor si dispozitivele pirotehnice pentru divertisment se realizeaza de catre pirotehnisti. Acestia sunt persoanele instruite si autorizate in temeiul reglementarilor legale, nationale si internationale.  Pirotehnisti mai intalnim si in servicii speciale ale statului, de siguranta nationala si pastrare a ordinii publice, autorizate sa efectueze activitati cu explozivi si dispozitive explozive.

Asadar termenul de pirotehnie si pirotehnist a capatat sensul larg dat pentru activitatile ce se efectueaza cu materiale explozive. Cu toate acestea, in sensul atribuit de aceasta lucrare, pirotehnia este arta, stiinta si tehnica compozitiilor, dispozitivelor si articolelor pirotehnice pentru divertisment, de scena sau utilizate in alte scopuri similare.

Distinctia efectiva dintre pirotehnie si stiinta materialelor explozive, precum si arealul preocuparilor lor, pot fi mai bine apreciate prin analiza figurii prezentate in continuare. Se observa ca din punct de vedere al destinatiei, compozitiile pirotehnice nu reprezinta decat una din cele 5 clase.

F         Dar ce sunt compozitiile pirotehnice ?

F         Care sunt constituentii amestecurilor si cum se aleg acestia ? 

F         Cum influenteaza compozitia chimica a amestecurilor efectele pirotehnice ?

F         Cum sunt preparate si apoi incarcate compozitiile pirotehnice in obiectele pirotehnice?

F         Cum sunt organizate si cum functioneaza artificiile ?

F         Cum se pot combina diferite obiecte si cum trebuie planificate tragerile?

F         Unde este sigur sa stea pirotehnistii si de unde spectatorii urmaresc in siguranta spectacolul?

F         Care sunt cerintele legale pe care trebuie sa le respectam si cum trebuie sa controlam riscurile sau sa protejam mediul de actiunea daunatoare a artificiilor?

Sunt doar cateva intrebari la care se va incerca sa se raspunda pe parcursul acestei lucrari.

Definitia compozitiei pirotehnice

Ce sunt compozitiile pirotehnice? Indiferent de complexitatea si natura sistemului pirotehnic, compozitiile pirotehnice, numite adesea si amestecuri pirotehnice, sunt amestecuri intime, omogene de produse solide, dintre care obligatoriu unul este carburantul, iar cel de-al doilea este oxidantul si care dau prin ardere sau combustie efecte luminoase, termice, fumigene, acustice sau de alta natura. Compozitiile pirotehnice, astfel definite, nu au nevoie de oxigenul din aer pentru a putea suferi o reactie de combustie.

O definire clara este data, in cadrul STANAG 4170: "Compozitiile pirotehnice sunt substante sau amestecuri de substante care, atunci cand sunt aprinse, sufera o reactie chimica energica, de combustie, cu o viteza controlabila, in scopul producerii la cerere si in variate combinatii a unor timpi de intarziere specifici sau a unor cantitati de caldura, zgomot, lumina sau radiatii IR. In general, compozitiile pirotehnice se aprind usor si ard foarte rapid, degajand o cantitate mare de caldura si generand temperaturi ridicate".

Carburantii utilizati ar putea fi pulberile metalice, ca de exemplu: aluminiul si magneziul, nemetale, ca de exemplu: carbonul (sub forma de carbune), sulful, fosforul, dar si alti compusi organici: zaharul, dextrina etc.

In marea majoritate a situatiilor, oxidantii sunt saruri metalice bogate in oxigen, cei mai utilizati fiind cloratii, percloratii si azotatii.

Un amestec pirotehnic simplu poate fi acela format doar din doi constituenti (amestec binar), ca amestecul format din perclorat de potasiu si aluminiu, utilizat la aplicatiile "flash", acesta avand o mare viteza de combustie. Totusi, in majoritatea situatilor intalnite in practica, numarul de componenti existent in reteta amestecului pirotehnic este mai mare de 3. Pe langa oxidant si carburant, se mai intalnesc: lianti, stabilizatori, catalizatori, adaosuri tehnologice, adaosuri de colorare a flacarilor, adaosuri fumigene etc.

Reactia chimica de combustie nu va mai fi una foarte simpla, ca reactia dintre un gaz combustibil si oxigen. Mai mult, mediul de reactie este unul eterogen, la interfata dintre solide, lichide si gaze. Reactiile se vor desfasura succesiv, in etape, chiar si pentru cel mai simplu amestec binar; dar acesta este obiectul unui subiect separat, cel al cineticii chimice al reactiilor de combustie in mediu omogen si eterogen.

Pentru o simpla edificare asupra complexitatii cu care se desfasoara fenomenele, vom analiza reactia de combustie a unui amestec binar. Sub influenta unui stimul termic exterior (caldura) are loc mai intai un proces fizic de topire a constituentilor amestecului, apoi descompunerea oxidantului (care poate sa fie un proces exotermic sau endotermic), cu eliberarea agentului oxidant, ca de exemplu oxigenul. Din acest moment carburantul poate reactiona, dar acest lucru depinde de forma si natura carburantului, in sensul ca inflamarea poate avea loc si in timpul procesului de topire a componentilor.

Astfel, daca avem un amestec format din clorat de potasiu si sulf, acesta din urma incepe sa se lichefieze la 120 ⁰C, iar aprinderea (initierea) combustiei are loc la mai putin de 200 ⁰C, cu mult inainte de topirea si descompunerea cloratului, respectiv 360 ⁰C. Acest lucru este posibil deoarece moleculele mici de sulf lichid au putut patrunde in structura cristalina a cloratului, aflat inca in stare de agregare solida si a inceput sa reactioneze cu el. Dimpotriva, un amestec format din sulf si azotat de potasiu, nu se va aprinde decat dupa temperatura de topire a oxidantului, adica dupa 330 ⁰C.

Daca se adauga faptul ca reactia de combustie depinde si de alti factori, ca de exemplu: granulometria constituentilor, gradul de omogenitate, gradul de compresiune etc., se intelege de ce pirotehnia a ramas mult timp o preocupare a unui grup restrans de oameni. Chiar daca se cunosc bine caracteristicile fizice, chimice si termodinamice ale constituentilor si produsilor de reactie (temperatura si caldura latenta de topire, temperatura si caldura latenta de descompunere, energia si entalpia de formare), chiar daca se aplica principiile simple ale termodinamicii si se modeleaza reactiile chimice care pot aparea, experimentarea pastreaza un rol fundamental deoarece parametrii sistemului obtinut sunt multipli. Cu atat mai mult cu cat, adesea, aprecierea unui efect pirotehnic este pur subiectiva (cazul artificiilor sau dispozitivelor pirotehnice pentru distractii).

In pofida dificultatilor intalnite in procesul de modelare matematica a unor fenomene complexe, trebuie mentionat ca efectele acustice, vizuale sau de alta natura nu sunt greu de obtinut, iar acesta este rezultatul scontat al unui pirotehnist. In functie de temperatura de reactie, de natura si proportiile initiale ale constituentilor amestecurilor pirotehnice, sunt eliberati in urma combustiei produsii de reactie, care se prezinta sub diferite forme de agregare: solida, lichida sau gazoasa.

Particulele solide fine, dispersate intr-o masa de gaze formeaza fumul, care ar putea fi amplificat voluntar prin adaugarea unui compus fumigen. Formarea foarte rapida a unui mare volum de gaze, incalzit la temperaturi foarte ridicate, ar putea produce o perturbatie acustica importanta in mediul material elastic care este aerul, adica sunete puternice.

Aceste gaze ar putea sa propulseze proiectile sau alte obiecte, sa sparga un invelis si apoi sa disperseze alte surse de produsi de reactie. Radiatia luminoasa sau din alte zone ale spectrului electromagnetic poate sa fie de asemenea generata in urma combustiei amestecurilor pirotehnice, fie ca urmare a excitatiei termice a moleculelor sau atomilor, fie ca urmare a incandescentei particulelor solide rezultate dupa combustie.

La originea fenomenelor acustice si vizuale care insotesc functionarea sistemelor pirotehnice sunt reactiile de combustie, similare cu cele care ne sunt familiare din viata de toate zilele: combustia lemnului, flacara de la aragaz etc.

Cum am putea sa definim o combustie? Poate prin flacara si lumina, chiar daca aceste manifestari nu sunt intotdeauna perceptibile; exista de exemplu anumite compozitii fumigene care ard fara sa elibereze lumina (flacara nu este vizibila).

Cateva notiuni de chimie-fizica

Inca din antichitate, multi filozofi si oameni de stiinta au avut intuitia notiunii de atom, spunand ca materia nu poate sa fie indefinit divizata si ca trebuie sa se ajunga undeva, intr-un loc sau altul. Mai tarziu, prin studiul corpurilor pure, chimistii au aratat ca prin intermediul unor operatii se poate descompune corpul in unitati mai simple. In secolul XIX, Dimitri Mendeleev realiza o modalitate de clasificare a elementelor, in functie de masele atomice. Acesta remarca faptul ca existau anumite repetitii in proprietatile elementelor chimice si astfel a intocmit un tabel in care fiecare coloana regrupa elemente cu proprietati asemanatoare. Anumite casute au ramas goale, dar treptat, dupa descoperirea noilor elemente, el a capatat forma tabelului care-l cunoastem si astazi (https://www.sistemul-periodic.go.ro/elemente).

H, He, Li, Be, Bo, C, N, O, . alfabetul Universului nostru !

Figura 2 Tabelul periodic al elementelor

Anumite elemente se afla in stare solida, in conditii normale de temperatura si presiune si se regasesc aproape in stare pura: Al, Cu, Ag, Au. Altele, chiar daca sunt sub forma gazoasa, deci imperceptibile, ne sunt foarte familiare: O₂, N₂. Dimpotriva, ocaziile in care putem intalni sodiul sau clorul sunt rare si adesea nedorite. Aceste elemente sunt foarte reactive si nu pot rezista mult in aceasta stare instabila si tind rapid sa se combine cu alte elemente pentru a da nastere la structuri mult mai stabile.

Dar de ce sunt anumite elemente mai reactive decat altele? Pentru a intelege acest lucru, trebuie sa coboram mai mult la nivelul sub atomic al materiei.

Conform modelului planetar, propus de Rutherford, atomul este constituit dintr-un nucleu in jurul caruia graviteaza electronii, care sunt purtatori de sarcini electrice negative. Nucleul este constituit din protoni (incarcati pozitiv) si de neutroni, care sunt neutri electric. Numarul de protoni, numit numar atomic Z, caracterizeaza elementul. Numarul de nucleoni (protoni si neutroni) constituie numarul de masa si este notat A.

Electronii nu sunt repartizati oricum in jurul nucleului: ei ocupa straturi si niveluri energetice bine determinate. Acest postulat ce cuantifica nivelurile de energie ale atomului, care la prima vedere este foarte complicat, ii apartine lui Niels Bohr. Pe scurt, ocuparea nivelurilor energetice, pe straturi, incepe de la nivelul cel mai scazut. Atunci cand fiecare nivel a primit un numar bine stabilit de electroni, se incepe ocuparea stratului urmator, pana ce si acesta este ocupat complet.

Pentru a caracteriza aceasta ocupare a straturilor de catre electroni se foloseste o notatie; exemplificata pentru cupru, ea arata astfel: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. Dar despre aceasta structura vom mai vorbi atunci cand vom explica emisia de lumina.

Anumite elemente au o structura particulara: ultimul nivel energetic este plin. Cu alte cuvinte, ultimul strat este ocupat complet de catre electroni sau s-a atins un nivel energetic "optim". Elementele chimice care sunt caracterizate de un astfel de nivel energetic sunt acelea care ocupa ultima coloana din tabelul periodic al elementelor: He, Ne, Ar, Kr, . numite gaze rare sau gaze inerte. Alaturi se gaseste familia halogenilor: Fl, Cl, Br, . care se poate privi ca o suma de elemente chimice care au structura asemanatoare cu grupa gazelor inerte, numai ca au un electron in minus. Asadar, aceste elemente, ca de exemplu clorul, ar putea foarte usor sa accepte un electron pentru a atinge o structura "stabila" energetic, la fel ca si Na care ar trebui sa cedeze un electron ca sa semene cu Ne care il precede.

Unirea a doua elemente, prin schimb de electroni, da un compus ionic, ca de exemplu NaCl, format din asamblarea unui ion pozitiv Na⁺ cu un ion negativ Cl^-, care se poate vedea ca rezultatul actiunii atomului de Cl care a luat un electron de la Na.

Aceasta notiune de transfer de electroni este foarte importanta deoarece ea constituie baza reactiilor chimice numite de oxido-reducere, reactii care au loc la combustia materialelor explozive in general, dar in special a compozitilor pirotehnice.

Oxidarea consta in cedarea (pierderea) de electroni, iar o reducerea este acceptarea (castigul) de electroni. Cele doua fenomene au loc evident numai impreuna. Se poate spune cu alte cuvinte ca un corp A este oxidat de catre oxidantul B sau ca B este redus de catre reducatorul (carburantul) A. Contrar cu ceea ce pare ca afirma cuvantul oxidare, aceasta nu se realizeaza obligatoriu cu oxigenul.

Tendinta elementelor de a atrage, de a accepta, electroni se numeste electronegativitate. Linus Carl a propus o ierarhizare, oarecum cantitativa a acestei electronegativitati, care se intinde de la 4 (pentru cel mai electronegativ element - fluorul) la 0,7 (pentru cel mai putin electronegativ, cel mai bun donor de electroni -cesiul). In aceasta scala mai regasim: oxigenul cu 3,5, azotul si clorul cu 3, bromul cu 2,8 etc.

Se constata ca prin schimbul de electroni, elemente care au o mare diferenta de electronegativitate, ca cea existenta intre Cl (3) si Na (0,9), formeaza structuri ionice. Atunci cand diferenta este mai mica, are loc punerea in comun de electroni si se vorbeste de o legatura covalenta. Unul dintre elemente, de regula cel mai electronegativ are tendinta sa retina mai aproape de el electronul care este partajat. Se vorbeste atunci de o legatura covalenta polarizata, deoarece fiecare atom va purta o mica sarcina electrica partiala, negativa - pentru elementul cel mai electronegativ si pozitiva - pentru celalalt, formandu-se un dipol.

Aceasta legatura va fi mai mult sau mai putin puternica, in functie de nevoia de electroni a fiecarui element constituent. Daca va fi mai putin puternica, atunci exista tendinta ca aceasta legatura fragila sa se "rupa"  si prin recombinare cu un alt compus, sa se formeze o alta legatura, mult mai solida, mult mai stabila, cu eliberarea de energie.

Atunci cand elementele chimice ale unui compus sunt de o electronegativitate foarte apropiata, nevoia elementelor pentru a captura alti electroni este si mai pronuntata, legatura este si mai instabila si compusul capabil sa reactioneze. Astfel, aproape de oxigen (de electronegativitate 3,5) se gaseste azotul si Cl (cu electronegativitate 3).

Moleculele care contin legaturi intre N si O sau Cl si O sunt foarte reactive. Mai putin reactive, dar foarte interesante sub aspect practic sunt substantele solide ale caror compusi ionici, ca de exemplu: azotatii (KNO₃, NaNO₃), cloratii (KClO₃), percloratii (KClO₄) sunt principalii oxidanti utilizati in compozitiile pirotehnice.

Cateva repere din trecutul pirotehniei si al focurilor de artificii

Utilizarea compozitiilor pirotehnice pentru generarea de caldura, lumina, sunete sau in vederea propulsarii proiectilelor sau rachetelor se pierde in negura timpului. Toata lumea este de acord ca pirotehnia s-a nascut odata cu descoperirea pulberii negre, dar nimeni nu poate preciza cu exactitate data si locul aparitiei acesteia.

Multe natiuni au revendicat inventarea pulberii negre, dar majoritatea istoricilor sunt de acord ca pulberea neagra a fost folosita pentru prima data de chinezi la constructia artificiilor. Asadar prima compozitie chimica a unei pulberi negre este atribuita chinezilor si a aparut prin revigorarea "flacarii pe baza de carbune si sulf cu ajutorul azotatului de potasiu".

O poveste spune ca un bucatar chinez a amestecat din intamplare trei ingrediente gasite in mod uzual in bucatarie pe vremuri: azotatul de potasiu, sulful si carbunele de lemn. Bucatarul arata ca atunci cand era aprins amestecul, el ardea cu vivacitate. Aparent el mai descoperea ca aceeasi componenti, atunci cand sunt incarcati si initiati in recipiente inchise, explodau, dand nastere unor zgomote inspaimantatoare, perfecte pentru celebrarea sarbatorilor religioase sau a nuntilor, pentru marcarea victoriilor in batalie sau a inceputului de an nou.

O alta legenda a istoriei de inceput a artificiilor, crediteaza ca inventator al pulberii negre si petardelor un calugar taoist Li Tian, care a trait cu 1000 de ani inaintea erei noastre, in provincia Liu Yang din provincia Hunan, in timpul dinastiei Song. Si cu aceasta ocazie coincidenta si intamplarea a avut un rol major in descoperire. Calugarul amesteca aceleasi trei ingrediente si le incarca in tuburi din bambus, blocand unul dintre capetele tubului si atasand incarcaturii un snur textil cu rol de aprinzator si intarzietor. Din acele timpuri si pana astazi petardele sunt utilizate pentru a alunga spiritele malefice si fantomele, dar in special pentru sarbatorirea Anului Nou chinezesc, in cadrul unei sarbatori traditionale.

Un manuscris foarte vechi (1232 i.e.n.) povesteste ca in epoca lui Kai-Fung-Fu, chinezii s-au aparat impotriva mongolilor "lansand asupra inamicului vase de foc".

Alte marturii istorice sugereaza ca indienii au fost primii care au fabricat si utilizat compozitii pirotehnice, in special datorita resurselor si depozitelor de salpetru (azotat de potasiu) existente in India.

La 7 secole dupa Cristos, o aplicatie militara a unei compozitii pirotehnice a fost numita "focul grecesc". Era vorba probabil de un amestec de sulf, combustibili organici si azotat de potasiu. Compozitia producea flacari incendiatoare si fumuri dense.

In Europa se aminteste pentru prima data in manuscrise de sosirea italianului Marco Polo din calatoriile sale in Orientul indepartat. Acesta a adus cu el un numar mare de noutati, dintre care si pulberea neagra, utilizata de aventurier in diferite piese pirotehnice.

La 1000 de ani dupa Cristos cativa observatori si oameni de stiinta au recunoscut proprietatile unice ale amestecurilor pe baza de KNO₃, C, si S. Utilizarea pulberilor negre a fost mentionata in mai multe manuscrise:

- De mirabilis Mundi - de Albert Magno si

- Liber Ignium sau "Cartea focului ce-l arde pe vrajmas" - de Marc Grecul.

In anul 1200 e.n. chinezii utilizau rachetele pe timpul festivalului Primaverii. Cu aceasta ocazie, au fost utilizate aproximativ 100 de tipuri de artificii.

In secolul 13, englezul Roger Bacon era un bun cunoscator al compozitiei chimice a pulberii negre, pe care o numea pulbere de tunet si traznet.

In anul 1420 un militar italian Giovanni da Fontana scria despre "pestii zburatori si porumbeii de  foc" ce erau aruncati spre fortificatiile inamicilor.

Potentialul militar al pulberilor negre a fost descoperit si utilizat pentru prima data in Europa, mai intai la incarcarea rachetelor si ulterior a tunurilor. Daca in 1346 pentru batalia de la Crecy englezii nu au utilizat decat trei bombarde, la debutul secolului XV armele de foc erau in dotarea majoritatii armatelor europene.

In secolul 16 pulberea neagra era cunoscuta in majoritatea tarilor europene. Astfel, in 1560, la Bruxelles a fost publicata compozitia urmatoare: 75% KNO₃/ 15.62% C/ 9.38% S, practic compozitia actuala a pulberii negre.

Se pare ca italienii au fost primii europeni care au utilizat pulberea neagra pentru fabricarea artificiilor. Este de asemenea interesant ca tot italienii, prin cateva familii renumite (Grucci, Rozzi si Zambelli) au format primele societati producatoare de artificii, ducand cu ei in America traditia focurilor de artificii.

Focurile de artificii au fost utilizate pentru celebrarea victoriilor militare si ulterior de catre familiile regale si imperiale.

Regele Luis al XIV-lea a ramas in istorie si prin frumusetea spectacolelor pirotehnice organizate in gradinile sale de la Versailles.

Curand, dupa secolul XV toate familiile regale asociau cu sofisticate focuri de artificii evenimente importante pentru familia sau natiunea lor: incoronari, casatorii sau botezuri.

Primul spectacol pirotehnic modern a fost realizat in Anglia in anul 1553. Artificiile au devenit foarte populare englezilor in timpul reginei Elizabeta I, care a fost asa de incantata de spectacolul pirotehnic incat a emis si un titlu de noblete 'Fire Master of England.' Regele James II a fost de asemenea un pasionat al artificiilor si a sarbatorit incoronarea ca si cum ar fi fost propriul "Fire Master".

Tarul Petru cel Mare avea de asemenea obiceiul sa sarbatoreasca Anul Nou cu spectacole grandioase de artificii.

Intre secolele XVI si XVIII Italia si Germania devin lideri in organizarea si desfasurarea focurilor de artificii.

In Franta, primul mare spectacol din istoria focurilor de artificii este dat la Paris, 7 aprilie 1672 cu ocazia casatoriei regelui Louis XIII cu printesa Ana de Austria. Plecand de la aceasta data, toate marile evenimente ale casei regale au fost insotite de spectacole de focuri de artificii, din ce in ce mai elaborate si mai bogate in efecte pirotehnice de lumina si zgomot.

Aplicatiile militare ale compozitiilor pirotehnice s-au dezvoltat simultan cu piesele de artificii sau focurile de artificii: lanci, candele romane, vulcani, jerbe, rachetele si bombele pentru sarbatori.

Daca in China s-au fabricat de timpuriu artificii pentru sarbatorirea cu focuri de artificii, in Europa pirotehnistii erau mai preocupati de utilizarea pulberii negre in aplicatii militare.

Progresele inregistrate in chimie, sinteza de noi compusi chimici au impulsionat dezvoltarea pirotehniei si aplicatiilor pirotehnice. Pirotehnia a devenit tehnica si arta.

In anul 1780 Berthollet a descoperit cloratul de potasiu si cu ajutorul proprietatilor lui a deschis larg drumul compozitiilor pirotehnice cu foc colorat. Astfel, culoarea a fost adaugata la efectele pirotehnice de scantei, generatoare de zgomot sau fum si la producerea de miscare. Compozitiile de foc colorat au intrat astfel definitiv in arsenalul pirotehnicienilor dupa anul 1800.

Fabricarea prin electroliza a pulberilor metalice de magneziu si aluminiu a permis aparitia de noi compozitii de iluminare. Descoperirea compusilor pe baza de strontiu, bariu si cupru a dus la imbogatirea evantaiului de culori generate pe cale pirotehnica.

Incepand cu secolul XVII spectacolele pirotehnice au fost asociate cu spectacole muzicale. Unul dintre cele mai faimoase evenimente a fost organizat la Londra cu ocazia semnarii unui tratat de pace ce statua sfarsitul razboiului. Compozitorul George Friedrich a creat simfonia "Music for Royal Fireworks" special pentru aceasta ocazie.

Spectacolele moderne cu fond muzical au fost initiate pentru prima data de francezi la Cannes in 1960. S-a reusit atunci pentru prima data sincronizarea coloanei sonore cu exploziile crizantemelor si cele ale candelelor romane. Din motive necunoscute, acest nou stil lansat in focurile de artificii a disparut timp de aproximativ 25 de ani. Apoi, in 1985 spectacolele pirotehnice pe fond sonor muzical au reaparut intr-un mod spectaculos in competitiile internationale de pirotehnie organizate la Montreal in Quebec.

Evolutia pirotehniei se vede de asemenea si prin parcursul sau la scara industriala si financiara. Amploarea si numarul fabricilor, cifrele lor de afaceri au stabilit o noua subramura industriala demna de luat in considerare.

Industria artificiilor s-a dezvoltat in Europa incepand cu anii 1500. Sub raportul cererii si ofertei piata era insuficient de dezvoltata pentru a o considera cu adevarat o ramura industriala.

In era moderna productia de artificii este puternic influentata de China.

Intre anii 1970 - 1980 fabricile si companiile exportatoare apartineau statului. Productia din provincia Hunan era trimisa prin compania Hunan Export Corporation, iar cea din Jiangxi prin Jiangxi Export Corporation si asa mai departe. Companiile nu trebuiau sa faca profit, singura lor ratiune era angrenarea in productia industriala a populatiei, fiind singura optiune de incadrare in munca.

Sosirea la putere a presedintelui Deng Xiaoping, primul sef de stat instruit, a marcat un moment crucial in dezvoltarea productiei artificiilor. El a fost singurul presedinte al unei tari comuniste care a vazut ca societatea comunista nu functioneaza corect din punct de vedere economic.  Presedintele Deng a inceput o politica de reforme economice care au dus China spre capitalism. Dupa anii 1980 China si-a deschis in mod dramatic frontierele pentru importatorii din toata lumea. Acest lucru a permis accesul direct al companiilor straine in provinciile si regiunile unde se fabricau artificii, permitand stabilirea relatiilor comerciale directe.

Focurile de artificii au devenit de mult timp si o manifestare specifica a unei natiuni. In SUA, sarbatoarea de 4 iulie, ziua independentei, este ocazia grandioaselor focuri de artificii; in Franta, comemorarea caderii Bastiliei este asociata cu parada militara si focul de artificii.

 

Imagini din timpul unor spectacole pirotehnice

Desene si siluete pirotehnice