Изборът на папа: Химията на черно-белия дим

Тази седмица 133 кардинали се събират във Ватикана, за да изберат нов водач на Католическата църква. По време на обсъжданията им единствените индикации за напредъка им са редовните стълбове дим, издигащи се от новопоставен комин, кацнал на покрива на Сикстинската капела. 

Според традицията, черният дим показва, че кардиналите все още не са се споразумели за нов лидер, докато белият дим сигнализира, че е избран нов папа. Но какъв точно дим е това?

Какво казва науката?

Традицията кардиналите да изгарят бюлетините си, за да запазят тайната, датира поне от 15-ти век. Едва през 18-ти век обаче, когато в Сикстинската капела е монтиран комин, за да предпази стенописите на Микеланджело от сажди, полученият дим става видим за всеки извън капелата. 

По това време димът не е бил предназначен като публичен сигнал, но след като станал видим, минувачите започнали да го тълкуват като индикатор за резултата от гласуването. 

До 19-ти век е станало обичайно умишленото използване на дим: ако се е виждал дим, това е означавало, че не е избран папа, докато липсата на дим е показвала успешни избори. Разбира се, това е било неясно и често е причинявало объркване. 

В крайна сметка Ватикана се опитва да изясни нещата, като формализира практиката на fumata nera (черен дим) и  fumata bianca (бял дим). Първоначално към горящите гърнета се добавяли влажна слама и катран. Както всеки, който се е опитвал да запали огън, знае че влажни мазни материали са трудно запалими, но след като се разпалят, то произвеждат много тъмен дим. 

Това е резултат от непълно горене: енергията от пламъците първоначално се използва за изпаряване на водата, което поддържа ниска температура на огъня. В резултат на това много от по-големите молекули в катрана не изгарят напълно, което води до образуването на сажди и тъмен дим. 

След като влагата се отстрани обаче, огънят гори по-ефективно, произвеждайки главно пара и въглероден диоксид . На този етап димът намалява и става много по-лек. 

Тази колебаеща се "фумата" - в комбинация със субективното тълкуване на цвета ѝ - причинява доста объркване,  особено по време на конклавите през 1939 и 1958 г. Не е било ясно дали сивият дим е по-близо до черния или белия, например. До 70-те години на миналия век методът със сламата е изоставен в полза на по- контролируеми химически смеси. Оттогава това се е превърнало в недвусмислен метод за генериране на необходимите димни сигнали. 

Актуалната рецепта

През 2013 г.  Ватикана потвърди, че рецептите им за фумата вече се състоят от бистър черен дим: калиев перхлорат (KClO₄), "окисляващо вещество", което осигурява кислород за реакцията; антрацен, въглеводород, получен от каменовъглен катран, който служи като гориво, произвеждащо тежък дим; и сяра, добавена за регулиране на скоростта на горене и температурата. 

Резултатът е умишлено неефективна реакция на горене, произвеждаща голям обем неизгорели въглеродни частици. Това изобилие от въглерод (сажди) прави дима гъст и черен - подобен на дима, който може да се види от горящ петрол или каучук, които са богати на въглеродни частици. 

Междувременно, бял дим се произвежда с помощта на много по-чиста горивна смес и по-мощен окислител.  Калиевият хлорат (KClO₃), който е по-реактивен от перхлорат,- осигурява горещо, енергично горене. Лактозата действа като гориво, като гори бързо и чисто и отделя водна пара и въглероден диоксид. 

Бързото изгаряне на захарта води до отделяне на големи количества газообразен продукт (пара и CO₂), генерирайки обемист бял облак. Крайната съставка, боровият колофон, при нагряване произвежда гъст бял дим – отделяйки малки капчици и светла пепел, която изглежда белезникава. Съдържа също терпени, които изгарят, за да се получи блед, видим дим. 

Когато се комбинират, окислителната сила на калиевия хлорат позволява на лактозата и колофона да горят бързо и горещо, което води до образуването на предимно чисти продукти от горенето, заедно с облак от пари и частици смола. 

Вместо сажди, димът съдържа микроскопични капчици и фини твърди частици, които са прозрачни или бели. Резултатът е смес от пара и бял или светлосив дим, който контрастира рязко с тъмния, богат на въглерод черен дим. 

През годините димният сигнал по време на папския конклав се е превърнал от случаен страничен продукт от изгарянето на бюлетини във внимателно разработен инструмент за комуникация. 

Днес, благодарение на съвременната химия, димът е безпогрешен - гъсти черни кълбета при неубедителни гласове или ярко бял шлейф, когато е избран нов папа.

Авторът Марк Лорх (Mark Lorch) е професор по научна комуникация и химия в Университета в Хъл. 

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.

Още по темата

03/02/2025

Човекът

Находка поставя ислямското изкуство в сърцето на средновековното християнство

09/01/2025

Земята

Сезонът на горските пожари в Калифорния би трябвало да е приключил. Защо гори Лос Анджелис през зимата?

12/07/2024

Скептик

Мит ли е ядрената зима?

07/03/2024

Физика

Материализмът или идеализъм: Ролята на философията в науката