Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Смеси перекиси бария с порошком металлов при увлажнении могут разогреваться до 60…100 °C, теряя в следствии протекающей реакции свои свойства.
Железо-алюминиевый термит и термитные составы являются весьма химически стойкими.
Составы, содержащие порошок металлического железа, в большинстве случаев, являются химически нестойкими. В фейерверочных составах железные опилки перед введением в состав подвергают воронению — обработке горячим льняным маслом.
В общем случае составы с металлами требуют специальных испытаний на предмет совместности с остальными компонентами составов при увлажнении.
Составы, не содержащие порошков металлов
При увлажнении таких составов в большинстве случаев не происходит значительных химических изменений. Исключение составляют смеси, в которых присутствуют две растворимые соли, способные вступать в обменную реакцию.
Примером такой нежелательной комбинации может служить состав желтого огня, в который входит смесь нитрата бария с сернокислым, углекислым или щавелекислым натрием. При увлажнении таких смесей образуется гигроскопичный нитрат натрия, который обуславливает дальнейшее увлажнение состава, в следствии чего в образующемся растворе обменная реакция в некоторых случаях может пройти почти полностью.
Ва(NO3)2 + Na2CO3 = BaCO3 + 2NaNO3
Составы не содержащие порошков металлов и гигроскопичных солей, а также комбинации солей, способных к обменной реакции, не претерпевают обычно при хранении существенных химических и физических изменений. Примером весьма стойкого состава может служить состав красного огня: хлорат калия — карбонат стронция — смола. Составы сигнальных дымов, содержащих хлорат калия, сахар или крахмал и какой-либо органический краситель, являются довольно гигроскопичными, но не претерпевают в процессе хранения заметных химических изменений. То же наблюдается во многих случаях и для составов маскирующих дымов, не содержащих порошков металлов.
Образование нестойкой соли хлората аммония
При увлажнении составов маскирующих дымов, содержащих наряду с хлоратом калия дымообразователь — хлористый аммоний, теоретически возможно протекание обменной реакции:
КСlO3 + NH4Cl = КСl + NH4ClO3
с образованием хлората аммония, способного к саморазложению и даже к самовзрыву, при небольшом повышении температуры до 30…60 °C. Однако, практика показывает, что составы маскирующих дымов, содержащие наряду с хлоратом калия и хлористым аммонием большое количество нафталина или антрацена (смесь Ершова), являются довольно устойчивыми при хранении, самовозгорания таких смесей на практике не наблюдалось.
Ввиду опасности протекания обменной реакции с образованием хлората аммония недопустимо введение в хлоратные составы аммиачной селитры. Согласно литературным указаниям, смесь хлората калия со стехиометрическим количеством нитрата аммония взрывается уже при 120 °C.
Нестойкие смеси хлоратов с серой
Такие смеси совершенно не употребимы для снаряжения изделий, предназначенных к долговременному хранению. Особенно велика возможность самовоспламенения смесей КСlO3 + S в тех случаях, когда сера содержит следы серной кислоты. В этом случае хлорат калия разлагается с выделением двуокиси хлора по реакции:
3КСlO3 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + KClO4 + 2СlO2 + Н2O
Выделяющаяся при реакции двуокись хлора, разлагается со взрывом уже при 65 °C, для чего хватает тепла, выделяющегося при реакции, кроме того двуокись хлора является сильнейшим окислителем соединяющимся со взрывом с фосфором, мышьяком и серой при комнатной температуре. Введение в такие смеси добавки карбонатов (например, мела — СаСО3), нейтрализует следы кислоты и несколько снижает вероятность самовоспламенения, однако, не исключает ее вовсе.
Смесь хлората калия с красным фосфором, будучи крайне чувствительна, также может самовоспламеняться со взрывом при наличии в смеси кислот. Красный фосфор, по-видимому, может содержать в себе следы желтого фосфора, который при медленном окислении на воздухе образует фосфорный ангидрид, который, присоединяя влагу воздуха, превращается в фосфорные кислоты, по-видимому, могущие служить причиной разложения хлората калия и выделения двуокиси хлора.
Снижение эффектности составов при хранении, допустимые сроки хранения
Увлажнение составов при хранении обычно приводит к снижению специального эффекта. Влажные составы горят медленнее, при горении развивают более низкую температуру, излучают меньшее количество световой энергии. В некоторых случаях увлажненный (или разложившийся) состав вообще не воспламеняется при попытке привести в действие пиротехническое изделие.
Поэтому для пиросоставов и изделий устанавливают допустимые сроки хранения до использования. В зависимости от рецепта состава и степени герметичности изделий сроки хранения изменяются от одного-двух лет до нескольких десятков
Нормальным сроком хранения состава в изделиях считается 10 лет и более. К наиболее стойким составам с максимальными сроками хранения следует отнести составы сигнальных огней не содержащие порошки металла. Из осветительных, а также зажигательных составов наиболее химически стойкими являются составы, содержащие в качестве основного горючего только алюминий, а в качестве окислителя — нитрат бария.
Добавление магния в такие составы сильно снижает их химическую стойкость и уменьшает срок хранения.
Так как составы в порошкообразном состоянии при прочих равных условиях более подвержены действию влаги, чем спрессованные, то возможные сроки хранения для фотосмесей приходится принимать несколько меньшими, чем для других видов пиротехнических составов. При полной герметичности сроки хранения составов могут исчисляться десятками лет.
ПОРОХА, РАКЕТНЫЕ СОСТАВЫ
Черный (дымный) порох
Первым и наиболее старым пиротехническим составом, используемым человечеством был так называемый дымный (черный) порох, являющийся тройным пиросоставом с рецептом:
KNO3... 75%
С... 15%
S... 10%
Уравнение реакции разложения черного пороха возможно достаточно приблизительно выразить формулой:
20KNO3 + 10S + 30С = 6К2СO3 + K2SO4 + 3K3S3 + 14СO2 + 10СО + N2 + 1690 ккал
В настоящее время черный порох используется в основном в воспламенительных, вышибных, имитационных устройствах, в огнепроводных (бикфордовых) шнурах и пиротехнических изделиях развлекательного характера. Кроме пороха, приведенного состава, который называется ружейным порохом, применялся для производства взрывных работ минный порох рецепта:
KNO3… 66,6%
С…16,7%
S… 16,7%
В артиллерии до введения бездымных порохов применялся медленногорящий шоколадный порох, название которого образовалось из его цвета, напоминающего шоколад. Обычный березовый уголь в шоколадном порохе не до конца обуглен, то есть содержит значительное количество органических веществ, замедляющих его окисление при реакции горения. Шоколадный призматический порох (отпрессованный в виде небольших призм) имел рецепт:
KNO3… 78%
С (уголь недообожженный)… 19%
S… 3%
Существовали сорта пороха почти не содержащие серы.
При сгорании ружейного черного пороха на 1 г его приходится около 0,57 г твердых продуктов горения и около 0,43 г газообразных продуктов горения. Газообразные продукты горения 1 г пороха при температуре 0 °C и давлении 760 мм. вод. ст. занимают 280 см3 объема, что более чем в 400 раз превышает
