Storia delle cose - La candela a Santena: #30 - La scienza e la tecnica della candela

"Non c’è infatti legge che governi le varie parti dell’universo che non si manifesti in questo fenomeno. E non c’è mezzo migliore, né più efficace, per entrare nel dominio delle scienze naturali che studiare il fenomeno fisico di una candela che arde."

Michael Faraday, La storia chimica di una Candela

La cera che è sullo stoppino vaporizza per il calore della fiamma. Una volta allo stato gassoso, essa si combina con l'ossigeno dell'atmosfera formando la fiamma. Questa fiamma produce calore sufficiente a mantenere accesa la candela tramite la seguente catena di eventi: il calore della fiamma fonde la parte superiore della massa di combustibile, che sale lungo lo stoppino per capillarità, ed infine il combustibile liquefatto viene vaporizzato e brucia all'interno della fiamma.

La cera, la paraffina e la stearina, materiali di cui sono formate le candele, sono ricche di carbonio. Per ogni molecola di ossigeno che reagisce con un atomo di carbonio viene prodotta una molecola di anidride carbonica (C + O2 = CO2).

La cera posta sul bordo della candela è raffreddata dalla corrente ascensionale dell'aria richiamata dalla fiamma, in questo modo si forma uno scodellino di cera liquida contornato da una sottile parete di cera solida. Nel caso di candele dentro un contenitore (tealight, lumini votivi, bicchieri) non si forma uno scodellino di cera liquida ma si liquefa un intero strato di cera (anche 2/3 cm) quindi in questo tipo di candele è presente un bottone metallico al fondo dello stoppino per evitare che lo stoppino stesso cada una volta che la liquefazione della cera giunga al fondo del contenitore, inoltre lo stoppino viene rivestito con cera dal punto di fusione più elevato, per evitare che a contatto con la massa di cera fusa collassi e spenga la fiamma.

La combustione avviene in varie regioni (come si evince dai diversi colori visibili all'interno della fiamma). Nelle regioni blu, che sono quelle più calde, l'idrogeno si separa dal combustibile e brucia producendo vapore acqueo. La parte gialla, più luminosa è costituita dalle rimanenti particelle di carbonio che si ossidano formando anidride carbonica.

Via via che la massa di combustibile si scioglie e si consuma, la candela si accorcia. Lo stoppino è studiato perché si pieghi nella fiamma toccandone la superficie a metà altezza dove la fiamma è più calda e dove il cotone può bruciare senza lasciare residui.

Justus Liebig fu il primo a esaminare la natura chimica della cera d’api, e la classe di composti chimici chiamati genericamente cere in seguito venne descritta come miscela di esteri derivati da acidi carbossilici e alcoli, entrambi con lunghe catene di atomi di carbonio. Tuttavia si trattava di una definizione errata, poiché normalmente sono presenti anche una certa varietà di acidi carbossilici e altri idrocarburi a catena lunga fino a 30-32 atomi di carbonio, oltre a un 5% della sua composizione che ancora non è stata del tutto identificata.

Oggi, in un contesto industriale, le cere non sono definite tramite la loro formulazione chimica, bensì attraverso le singole proprietà fisiche, come la trasparenza, l’opacità, il punto di fusione, di rammollimento e la viscosità della fase liquida, tanto per fare qualche esempio.

Dal punto di vista della produzione, che oggi consta di numerosi procedimenti tecnici diversi, è interessare dare uno sguardo allo stato dell'arte precedente l'era industriale.

Nella celebre Encyclopédie di Denis Diderot e Jean Baptiste Le Rond d'Alembert particolare attenzione è data alle scienze, nonché alle tecniche delle arti e dei mestieri. Quattro incisioni all'acquaforte sono dedicate alla manifattura delle candele.