Fumata bianca e fumata nera: la chimica nel conclave
La fumata bianca che è il segnale adottato per indicare che è stato eletto il Papa. Il 7 maggio 2025 inizierà il conclave, riunione del Collegio cardinalizio della Chiesa cattolica, alla fine del quale sarà eletto il nuovo Papa e i cristiani nel mondo attendono che dal camino fuoriesca la fumata bianca dal camino di rame della Cappella Sistina.
Il cerimoniale prevede che il cardinale protodiacono, il primo dei cardinali dell’ordine dei diaconi, dalla loggia centrale della basilica di San Pietro in Vaticano, pronunci la frase:” Annuntio vobis gaudium magnum: habemus Papam!”
Quando il Maestro delle Celebrazioni Liturgiche Pontificie annuncia che il conclave è iniziato e che tutti, tranne i cardinali elettori, devono lasciare la Cappella Sistina è pronunciata la frase “extra omnes” ovvero “fuori tutti” e successivamente, la porta della Sistina è chiusa.
Durante i giorni del conclave si procede generalmente a due operazioni di voto, ad eccezione del primo giorno di conclave in cui si procede a un’unica votazione. Dopo ogni votazione se nessun candidato ha raggiunto i due terzi dei voti le schede sono bruciate. Per ottenere la fumata bianca e la fumata nera, il fumo proveniente dalla combustione delle schede, è mescolato con il fumo di un secondo camino in cui sono poste delle sostanze chimiche che generano la colorazione della fumata.
Il riscaldamento elettrico della canna fumaria e i ventilatori di riserva assicurano che il fumo fuoriesca a pompa, e il processo è stato testato per garantire che il fumo nero non diventi bianco quando i suoi grossi fiocchi fuligginosi si frammentano in particelle più piccole – un effetto a volte osservato quando il fumo dei falò sale verso l’alto.
I fedeli si assiepano in Piazza San Pietro particolarmente negli orari in cui sono previste le votazioni e attendono l’esito della fumata che costituisce il metodo di comunicazione dei risultati delle elezioni papali: “fumata nera” nessun candidato è stato eletto a pontefice, “fumata bianca” se si è giunti all’elezione del Papa. All’apparire della fumata bianca i fedeli esultano e attendono ansiosi di conoscere il nuovo Papa.
Il colore della fumata
Tradizionalmente, il Vaticano produceva i diversi colori bruciando paglia bagnata per la fumata bianca e pece catramata per la fumata nera. Tuttavia il fumo di alcune elezioni assumeva un colore grigio ambiguo, spingendo alla decisione, dal conclave del 2005 a seguito del quale fu eletto Papa Joseph Aloisius Ratzinger che assunse il nome di Benedetto XVI, di utilizzare un metodo più affidabile basato su ingredienti chimici.
L’antico simbolismo della fumata che si leva dalla Cappella Sistina ha oggi solide basi chimiche che permettono una comunicazione visiva chiara e inequivocabile ai fedeli di tutto il mondo, garantendo che il messaggio di un’elezione avvenuta o di una votazione inconcludente arrivi in modo immediato e comprensibile.
Grazie all’utilizzo di sostanze chimiche specifiche, oggi il messaggio lanciato dalle fumate risulta immediato e inequivocabile, trasformando un antico simbolo in una manifestazione perfetta di come la tradizione possa convivere con la scienza.
Reazioni chimiche dietro la fumata bianca
Il fumo bianco per la pirotecnica è più comunemente – e in modo più affidabile – prodotto bruciando polvere di zinco con l’aggiunta del solvente organico esacloroetano e ossido di zinco. È ampiamente utilizzato per le esercitazioni di addestramento militare.
Tuttavia, il solvente è velenoso e il fumo stesso può causare danni al fegato e problemi respiratori, quindi non sorprende che il Vaticano abbia scelto una ricetta più sicura.
Per ottenere la fumata bianca si utilizza il clorato di potassio KClO3, lattosio (C₁₂H₂₂O₁₁) e la colofonia resina naturale costituita dal 90% di acidi resinici e dal 10% di materia neutra. Degli acidi resinici circa il 90% è acido abietico (C20H30O2), il rimanente 10% è una miscela di acido diidroabietico (C20H32O2) e acido deidroabietico (C20H28O2).
La decomposizione del clorato di potassio:
2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
fornisce l’ossigeno necessario per la rapida combustione del lattosio e dei componenti della colofonia da cui si ottengono una grande quantità di particelle solide e goccioline d’acqua condensata che, sospese nell’aria, riflettono la luce, generando il caratteristico colore bianco del fumo.
Questo sistema, adottato a partire dal conclave del 2005, ha sostituito l’antico metodo basato sulla combustione di paglia umida e pece, che talvolta dava luogo a fumate grigie poco chiare.
Reazioni chimiche dietro la fumata nera
Per ottenere la fumata nera, si utilizza una miscela di perclorato di potassio, antracene e zolfo. Il perclorato di potassio ha il compito di liberare ossigeno durante la decomposizione termica:
KClO4 → KCl + 2 O2
L’antracene, un idrocarburo policiclico aromatico, e lo zolfo fungono da combustibili. La combustione dell’antracene, L’antracene, presente nel catrame di carbone, è particolarmente indicato per la produzione di grosse particelle nere fuligginose, produce una grande quantità di particelle di carbonio incombusto, che danno origine a un fumo denso e nerastro:
C14H10 + O2→ C + CO2 + H2O
Contestualmente, lo zolfo bruciando forma anidride solforosa, un gas che contribuisce ad aumentare la densità e l’opacità del fumo. In questo modo, ai fedeli in attesa in Piazza San Pietro, appare chiaramente il segnale che indica che non si è ancora raggiunta l’elezione del nuovo pontefice.
Scelta tra clorato e perclorato
La scelta tra clorato di potassio (KClO₃) e perclorato di potassio (KClO₄) dipende principalmente da due fattori chimico-fisici:
Temperatura di decomposizione
Velocità di rilascio dell’ossigeno e tipo di combustione
In particolare:
Il clorato di potassio si decompone a temperature più basse (circa 400 °C), liberando ossigeno più facilmente.
Questa caratteristica lo rende ideale per una combustione più rapida e vivace, come quella necessaria per generare la fumata bianca, che deve essere visibile e densa nell’immediato. Inoltre, combinato con zuccheri come il lattosio, il clorato dà reazioni particolarmente esotermiche e crea molte particelle solide e vapor d’acqua, responsabili del colore della fumata bianca.
Il perclorato di potassio è più stabile termicamente e si decompone a temperature più alte (oltre 500 °C).
Questo comportamento rende la combustione più controllata e lenta, adatta alla formazione della fumata nera, dove è importante che l’antracene bruci solo parzialmente per produrre molta fuliggine. Una reazione troppo rapida rischierebbe di consumare tutto il combustibile senza generare abbastanza particelle scure.
Chimicamo la chimica online perché tutto è chimica
il 28 Aprile 2025