Pirotecnica in Vaticano: la chimica dietro il fumo bianco e nero

Circa 1,4 miliardi di cattolici in tutto il mondo attendono con impazienza il nuovo capo della Chiesa. Mercoledì 133 cardinali si sono ritirati in conclave per eleggere un nuovo papa tra i loro ranghi, in seduta plenaria (extra omnes!).

Al centro dell'attenzione di migliaia di fedeli riuniti in questi giorni in Piazza San Pietro a Roma c'è un camino dall'aspetto piuttosto anonimo sul tetto della Cappella Sistina. L'esito di ogni votazione viene comunicato attraverso questo camino sotto forma di segnale di fumo.

Se si alza il fumo nero, la maggioranza richiesta non è stata raggiunta. Tuttavia, se si alza il fumo bianco, questo segnale segnala "Habemus Papam", la Chiesa ha un nuovo Papa. A questo scopo, tradizionalmente venivano bruciate le schede elettorali, mescolate con paglia umida (bianca) oppure con pece o fuliggine (nera).

Tuttavia, questa forma di comunicazione arcaica non sempre ha funzionato. Nel 2005 al conclave per eleggere Papa Benedetto XVI. Dopo una votazione, si levò un fumo che non era né chiaramente nero né chiaramente bianco: una catastrofe per i fedeli che attendevano con impazienza il 19 aprile 2005.

Si supponeva che si sarebbe alzata una fumata bianca perché Joseph Ratzinger era stato eletto Papa. In realtà, inizialmente il fumo era di un colore che andava dal grigio scuro al marroncino, colore che molti osservatori interpretarono come fumo nero. Pochi minuti dopo, le campane della Basilica di San Pietro risuonarono, annunciando l'elezione di Papa Benedetto XVI. confermato.

Oggigiorno non si corrono più rischi del genere. In alternativa, sono ora disponibili cartucce chimiche che vengono accese elettricamente. Garantiscono segnali di fumo affidabili e sicuri.

Per produrre fumo nero, questi contengono ossidanti come il nitrato di potassio (KNO ₃ ), una fonte di carbonio (ad esempio carbone vegetale) e additivi, tra cui zolfo (S), bitume o antracene per la formazione di fuliggine. Qui predominano le particelle di carbonio non bruciato (dimensioni: da 0,01 a 1 µm) e i composti dello zolfo che assorbono la luce nello spettro visibile.

Esempio di reazione: 2 KNO ₃ + C + S → CO ₂ ↑ + N ₂ ↑ + K ₂ SO ₄ + fuliggine (C)

Per produrre fumo bianco, le cartucce contengono un agente ossidante come il clorato di potassio (KClO ₃ ) e il lattosio (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ) o lo zucchero di canna, nonché la colofonia e una fonte di cloruro come il cloruro di polivinile (PVC) o il sale da cucina (NaCl). Le particelle fini di sale (NaCl) e il vapore acqueo diffondono la luce in modo uniforme su tutte le lunghezze d'onda (diffusione di Rayleigh per le particelle più piccole), che viene percepita come bianca.

Esempio di reazione: 8 KClO ₃ + C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + (PVC) → 12 CO ₂ ↑ + 11 H ₂ O↑ + 8 KCl + (NaCl da PVC)

I colori del fumo nel conclave si basano su reazioni chimiche mirate: fumo nero da fuliggine e composti di zolfo, fumo bianco da particelle di sale e vapore acqueo. La moderna tecnologia che utilizza cartucce pirotecniche garantisce affidabilità e precisione: un esempio di chimica della combustione applicata in un contesto culturale.