во-первых,спасибо за приглашение=)а во-вторых буду помогать чем смогу,если что то нижеизложнной информации перекликается с предыдущими постами ну уж извините,горение оно и в Африке горение и принцип его в общем-то одинаков во всех фейрверках)


Сам процесс горения и его теория чрезвычайно сложны. Множество факторов - выбор компонентов состава, их количественное соотношение, температура воздуха и другие-влияет на эффект горения фейерверка. Однако в первую очередь он зависит от пиротехнического состава.

Его основные компоненты-горючее и окислитель. Горючими веществами для фейерверков чаще всего служат древесный уголь, уротропин, идитол, шеллак, канифоль, металлические порошки магния, алюминия и их сплавов. Окислителями - вещества, способные выделять при нагревании кислород, хлор или фтор. Таковыми могут быть нитраты, хлораты, перхлораты, хлор и фторорганические соединения. В фейерверочные составы обязательно входят связующие вещества - цементаторы. В этом качестве используются идитол, шеллак, канифоль, олифа, стеарин, жидкие синтетические смолы. Как видите, цементаторами и горючими компонентами служат одни и те же вещества, которые с успехом выполняют обе функции.



Схема процесса горения.



1 - зона продуктов сгорания

2 - подвижная зона горения

3 - основная зона реакции

4, 5, 6 - различные слои пиротехнического состава, еще не принявшие участия в реакции


Дабы предотвращать преждевременное загорание (и сгорание) фейерверка, в его состав вводят так называемые флегматизаторы и стабилизаторы, а для регулирования скорости горения - катализаторы.

Итак, пиротехнический состав-это несколько тонко измельченных и механически смешанных компонентов, это нечто среднее между газовыми смесями и обычным твердым топливом. Элементарный пиротехнический состав состоит из двух компонентов. Вот один из примеров такого рецепта:

Sг(NО3)2 - 60% + Mg (магниевый порошок)-40%.

А вот пример трехкомпонентной системы, дающей при горении белое пламя:

Ba(NO3)2-75%+Mg-21% + С13Н12О2 (идитол)-4%.

Все реакции, протекающие при горении этой смеси, проследить очень сложно, однако суммарно происходящий процесс горения состава можно описать уравнением:

13,9Ba(NO3)2+ 39,5Mg+C13H12O2=13,9BaO + +13,9N2+39,5MgO+13CO2+6H20.

Главное для пиротехники - получение яркого, красивого пламени, поэтому в состав каждой пиросмеси вводят специальные вещества, которые окрашивают пламя, увеличивают его яркость.

Физика этого дела довольно проста. Яркость пламени определяется присутствием в нем твердых частиц - продуктов горения и степенью их накала. Очень яркое пламя можно получить, скажем, при сжигании составов, содержащих заметное количество порошков магния или алюминия: продукты их горения-МgО и Аl2O3-твердые, тугоплавкие вещества. Смеси магния и алюминия с солями-нитратами и органическими полимерами, которые используются как цементирующие добавки, дают при горении яркое белое пламя.

Значительно сложнее получить, как говорят пиротехники, пламя, "насыщенное цветом".

Идеальным цветным пламенем можно было бы назвать такое, излучение которого приходилось бы целиком на какую-либо одну часть спектра. (Условно его можно назвать монохроматическим.) Увы, в данном случае это практически недостижимо. Б пиротехнике чистотой (или насыщенностью) цвета называют отношение интенсивности излучения заданного цвета пламени к интенсивности всего излучения в видимой части спектра. Выражается это отношение в процентах. Оказывается, пламена разного цвета обладают и разными "характерами". Наиболее капризное из всех - синее пламя. Самое невзыскательное - желтое. Если зеленое и красное пламя удается получить с насыщенностью цвета соответственно 86 и 97 процентов, то составы синего огня считаются хорошими, когда та же величина составляет 25-30 процентов, Впрочем, магии здесь никакой нет, и все может объяснить теория

Чистое цветное пламя можно получить, если в нем будет мало твердых частиц и свечение определяется в основном излучением газовой фазы вещества. Вещества, находящиеся в газообразном состоянии и сильно нагретые, дают линейчатый или полосатый прерывный спектр излучения. Причем линейчатый спектр излучения дают только пары или газы, состоящие из отдельных атомов, почему он и получил название атомарного. Атомарное излучение паров натрия используется в составах желтого огня. Желтая окраска пламени достигается при введении в состав любой соли натрия (на практике чаще других используют щавелевокислый натрий - Na2C2O4. Излучение натрия настолько интенсивно, что пламя остается желтым даже в случае, когда в составе 10-15 процентов магния.

Получение пламен другого цвета основано на свечении не атомов, а молекул. Молекулярное излучение более "нежное", чем атомарное: оно не терпит слишком высокой температуры (более 1 000-1 500 градусов). Если температура слишком высока, молекулы диссоциируют (распадаются) и цвет пламени ухудшается. Красное пламя, например, становится бледно-розовым.

Красное пламя создается на основе Читать далее...

http://www.piroff.ru/

[282x172]

Смотреть это видео

Описание:
Производство ЗАО"Большой праздник"
Очень красивый и мощный фейерверк!
Дорогой - стоит около 16 000 р.

Зарядов: 305
калибр: 1.25"
высота до: 50м
время до: 120сек

Лазурный мост
ООО "Лазурный Мост-Ф" является официальным дистребьютером ТД "Русский Фейерверк" и занимается оптовой и розничной продажей фейерверков бытового назначения ( до 3-го класса опасности). В наших магазинах вы всегда сможете найти самый большой ассортимент по Москве: петард, ракет, фонтанов, римских свечей, фестивальных шаров, салютов, хлопушек, бенгальских огней и других пиротехнических изделий.
Подробности вы можете узнать на сайте http://lazmost.ru
Наш адресс: г. Москва,ул. Щербаковская д.58 Б
e-mail: info@lazmost.ru
тел.:(495)113-42-65, 8-916-609-4563.

Fireworks Studio 2006 (версия 5.0.0.26)
Профессиональная программа моделирования фейерверк-шоу.
>СКАЧАТЬ ДЕМО-ВЕРСИЮ

Профессианальное программное обеспечение и оборудование для пиротехников

>Теория
>Фейерверки
>Виды пороха
>Смеси
>Дымовухи
>Ракеты
>Фитили

В прошлый раз мы рассказали о том, как выбрать окислитель для черного пороха. Но
кроме окислителя вам понадобятся два восстановителя — древесный уголь и сера.
Для производства пороха нужен хорошо прокаленный, активированный уголь не
пригоден, уж больно важны органические и минеральные примеси, которые содержатся
в недожженном угле, они служат катализаторами протекающих реакций.
Чтобы приготовить древесный уголь, вам потребуется древесина лиственных пород
(ветки ольхи, липы, ивы, тополя, наломанные весной). Одна или несколько высоких
жестяных (не алюминиевых) консервных банок с отогнутыми, но не оторванными
крышками и, разумеется, костер. Заполните банки плотно ветками без коры и
прикройте крышками, оставив очень небольшие щели. Поставьте банки в середину
хорошо прогоревшего костра, в котором много тлеющих углей. Допустимый нагрев
банки — до еле заметного красного каления стенок. После того как перестанут
гореть газы и пары, выходящие из щели, банку можно вынимать из костра. Скорее
всего, у вас получится бурый уголь (см. таблицу).
Сорта древесного угля :
СортСодержание углерода, % по массеТемпература обжига,
°С
Черный80—85350—450
Бурый70—75280—320
Шоколадный52—54140—175 После второй-третьей попытки у вас будет получаться равномерно обожженный уголь достаточно высокого качества. В прошлом веке, используя древесный уголь с невысокой степенью обжига (“шоколадный”), производили двухкомпонентный порох, состоящий из калиевой селитры и древесного угля. Состав его определяется формальным уравнением горения: (7) 2 КNО3 + 4 С = К20 + N2 + З СО + С02 На самом деле реакция гораздо сложнее. Более ранние и более традиционные, в том числе использующиеся сегодня черные пороха содержат легколетучее горючее с достаточно высокой теплотой сгорания — серу. Элементарная сера плавится при 119,3°С, кипит при 444,6 °С, а уже при 260 °С давление ее паров составляет 10 мм.рт.ст. Большинство горючих соединений вспыхивает от внешнего пламени, если давления их паров соответствуют 10—30 мм.рт.ст. Следовательно, в смеси серы, калиевой селитры и угля температура вспышки серы достигается до плавления селитры (336°С). Температура воспламенения такой смеси будет меньше зависеть от степени обжига угля. Чтобы получить хорошо хранящуюся горючую смесь, пользуйтесь только крупнокристаллической серой. Мелкие порошки (серный цвет, коллоидная сера) обычно загрязнены серной кислотой. Эксперимент 7. Но вначале давайте повторим правила техники безопасности: Пользуйтесь только фарфоровыми ступками. Следите, чтобы ступки были чистыми. Не растирайте окислители вместе с восстановителями (кроме специально оговоренных случаев). Надписывайте банки, в которых храните реактивы и смеси. Не проводите эксперименты ближе двух метров от горючих материалов. Поджигайте только небольшие (0,1 г) образцы смеси. Итак, добавьте к смеси нитрата калия с углем (в соотношении 4:1) предварительно растертую серу (около 10 % от массы смеси). Затем предельно осторожно разотрите смесь с серой, не допуская ударов (иначе возможен взрыв!). Попробуйте теперь сжечь стандартный (0,1 г) образец. ОСТОРОЖНО! Если смесь растерта тщательно, она сгорает очень быстро,— можно сжечь щепотку на куске бумаги, и бумага почти не обуглится. Ну вот, вы и “изобрели” классический, черный порох!

Итак, мы уже говорили о том, что черный порох появился только после того, как
была разработана технология производства и очистки калийной селитры. Почему
именно калийной, а например, не аммиачной?
Селитры — это соли азотной кислоты. Если вы помните, мы уже упоминали об
экзотермическом распаде аммиачной селитры (нитрата аммония):
(1) NН4NО3=0,5 N02+0,75 N2+2 Н20
(2) NН4NО3=N2+2 Н2O+0,5 02
Эти реакции сопровождаются выделением тепла, соответственно 102 и 119 кДж на
1моль исходного нитрата аммония. Нетрудно заметить, что в молекуле NH4NO3
присутствуют одновременно окислитель (N+5) и восстановители (N-3, 0-2). Если
энергия, выделяющаяся при распаде такой молекулы, может вызвать аналогичное
превращение хотя бы одной из соседних молекул, вполне возможно, что эти реакции
будут протекать со взрывом. Увы, это предположение нашло не одно подтверждение.
Первый серьезный “эксперимент” — происшествие на складе химического завода в
Оппау (Германия, 1921 г.). Там пытались раздробить слежавшуюся массу смеси
нитрата и сульфата аммония небольшими зарядами динамита. Масса сдетонировала, в
результате погибло около 1000 человек, разрушены сотни зданий. С тех пор
произошло более 40 крупных аварий, связанных с детонацией нитрата аммония.
На основе нитрата аммония изготовляют недорогие бризантные смеси — аммоналы
(избыток кислорода используется для окисления порошка алюминия) и аммотолы
(смесь “кислородоизбыточного” NH4NО3 с “кислородонедостаточным” тринитротолуолом
СН3С6Н3(N02)3 ). Аналогичные свойства проявляет другая аммониевая соль —
перхлорат.
Способность нитрата аммония к самопроизвольному разложению в присутствии
катализатора вы уже проверяли экспериментально (см. “Химию и жизнь” 1993, № 9).
Логично предположить, что смесь нитрата аммония с углем будет замечательно
гореть по уравнению:
(3) NН4NО3 + 0,5 С = 2 Н20+N2+0,5 СО2
Сравним тепловой эффект реакции (3) с тепловым эффектом реакции (4);
(4) 2 КNО3+2,5 С = К20+N2+2,5 СO2
Для реакции (3) получаем :
D Н°298 = [(2 * (--242) + (0,5 * (— 394)) — (—365)]= —316кДж;
Для реакции (4) :
D Н°298 = [(—362) + (2,5. * ( -394)] — (2 * ( —495)]= —357 кДж.
Но надо учесть, что первая цифра относится к 86 г смеси, а вторая к 232 г. На
килограмм стехиометрической смеси нитрата аммония с углем получаем энтальпию —
3674 кДж, а на килограмм нитрата калия с углем —1539 кДж.
Так что, если судить по уравнению (4) и термохимическому расчету, нитрат аммония
— идеальный окислитель для пороховой смеси. Однако те из вас, кто видел эту
соль, наверное, заметили, что в ней много влажных комков — недаром аммиачную
селитру, используемую для удобрения, гранулируют. Очень высокая растворимость
нитрата аммония не позволит держать порох сухим, поскольку данная соль впитывает
пары воды из воздуха при относительной влажности более 67 % (эта
гигроскопическая точка соответствует относительной влажности воздуха над
насыщенным раствором соли при 20 °С). Пиротехники знают, что не стоит готовить
смеси с солями, гигроскопическая точка которых ниже 75 %.
Гигроскопическая точка нитрата натрия — 77%, нитрата калия — 92,5%. В средней
полосе относительная влажность воздуха часто превышает 80 % , при этом смеси на
основе натриевой и аммиачной селитры быстро отсыреют. А примесь влаги в горючей
смеси, как вы помните из предыдущих статей, снижает скорость горения.
Есть еще одна причина того, что смеси с окислителями-солями аммония — горят
медленно. Не только известный вам хлорид, но и практически все остальные
аммониевые соли способны возгоняться. Причем при возгонке аммиачная селитра
начинает разлагаться:
(5) NН4NO3= NН3 + НNО3 —174,4 кДж .
При 200 °С давление паров над нитратом аммония составляет уже 839 Па и
равновесие заметно сдвинуто вправо. При более высокой температуре начинаются
реакции аммиака с азотной кислотой. Но этим экзотермическим реакциям
предшествует эндотермическая стадия возгонки, охлаждающая поверхность горящей
смеси. В результате смеси на основе нитрата аммония горят очень медленно, хотя и
детонируют. Что ж, придется для будущих фейерверков доставать нитрат калия. В
продаже встречаются удобрения — натриевая и аммиачная селитры. Их можно
использовать для приготовления калиевой селитры.
Для того чтобы получить нитрат калия из аммиачной селитры, удобнее всего
использовать карбонат калия (поташ), который продается в фотомагазинах.
Приготовьте насыщенные растворы из рассчитанных количеств солей, слейте их и
кипятите под тягой или на открытом воздухе:
(6) 2 NН4NО3 + К2СО3 = 2 КNО3 + 2 NН3 + С02 + Н2О
Кстати, эта реакция происходила и в древних ямах-селитряницах, где органические
остатки были перемешаны с золой, содержащей много поташа.
Необходимые данные, для того чтобы получить нитрат калия из натриевой селитры,
есть в задаче для 8-го (теперь 9-го класса). Попробуйте решить эту задачу
самостоятельно.
В вашем распоряжении есть хлорид калия, карбонат калия и нитрат натрия.
Растворимость Читать далее...

Давайте отвлечемся немного от химической термодинамики и поговорим о прошлом.
История создания черного пороха, служившего единственным взрывчатым веществом в
течение по крайней мере 600 лет, тесно переплетена с историей развития
промышленного неорганического синтеза. Два из трех компонентов — сера и
древесный уголь — известны с древнейших времен. Но они не могли гореть без
доступа воздуха. Нужен был легко разлагающийся окислитель — калиевая селитра. К
ней человек шел не одно столетие.
Первые упоминания о применении боевых горючих смесей относятся к “греческому
огню”. (Подробнее о нем можно прочитать в “Химии и жизни”, 1993, № 3.) Например,
в 670 и 718 гг. н. э. этим зажигательным средством были уничтожены корабли
арабского флота, осаждавшего Константинополь (Царьград). Можно допустить, что
ранние составы “греческого огня” не содержали селитры и соответственно не могли
гореть без доступа воздуха.
Из разных описаний (например,“Огненная книга” Марка Грека, 1250 г.) следует, что
в состав “огня” входили смола, сера, нефть, масла. Испытывали на себе действие
“греческого огня” и русские воины. В 941 г. возвратившиеся из неудачного похода
на Царьград ратники князя Игоря рассказывали: “У греков в руках точно молние
небесное, которое они пускали трубами и жгли нас: вот почему и не одолели мы
их”. Из описаний следует, что огонь “пускали трубами”, причем с близкого
расстояния. Но смесь, не содержащая окислителя (селитры), не могла гореть в
трубах! Вполне вероятно, что “греческий огонь” образца 941 года уже содержал
селитру.,
В Китае первое описание состава и рецепта приготовления горючей смеси из
селитры, серы и угля появилось около 600 г. н. э. Возможно, что метаемый трубами
“греческий огонь” был приготовлен на основе импортной селитры, причем ее рецепт
в Византии не знали. Этим можно объяснить достаточно редкое использование
мощного оружия и то, что оно не спасло греков от поражения войском киевского
князя Святослава в 971 г. и от разгрома Царьграда крестоносцами в 1204 г. В
последнем случае греки использовали зажигательные лодки (брандеры), но не
извергающие огонь трубы.
В середине XIII в. в Европе появились описания нового соединения — селитры, а
также способов ее производства и очистки. Первые рецепты написаны арабскими
учеными,которые в свою очередь упоминают о “китайских огненных стрелах”.
Получается селитра при разложении животных и растительных остатков. Древние
термины “salpetre” (англ.) или “nitrum” (лат.) означали белую соль, добываемую
из земли,— ими называли и поваренную соль, и соду. Латинский термин происходит
от арабского “нитрум”. В условиях жаркого климата и длинного сухого сезона
достаточно быстрое разложение органических веществ и накопление смеси нитратов в
почве — обычное явление. Однако, чтобы выделить из естественной смеси достаточно
чистую калиевую селитру, пригодную для горючих составов, нужны немалые
химические знания. Наиболее подходящий для накопления “селитряной земли” климат
был в Северной Африке, Сирии, Южном Китае и Индии. Научные знания арабов и
китайцев в то время позволили им организовать производство довольно чистой
селитры. Хотя иногда калиевую селитру называют “индийской”, утверждения об ее
индийском происхождении неверны. Для производства “селитряной земли”
использовали смесь навоза, костей и внутренностей животных, помещаемую в
специальные ямы с золой и известью. Образованные касты индийского общества вряд
ли могли соприкасаться с таким сырьем. Однако в XIII веке в Индии уже
сформировалась каста “селитрянщиков”, которые производили нитрат калия в больших
количествах, скорее всего, по китайской технологии. Поскольку арабы называли
очищенную калиевую селитру “китайским снегом”, наиболее вероятно, что
разработали технологию китайцы. Известный ученый и путешественник Марко Поло,
посетивший Китай в 1275—1292 гг., дал такое описание. “Белую доброкачественную
соль” получали после экстракции водой из “селитряной земли” и упаривания
раствора. Этот продукт китайцы использовали и как поваренную соль — известно,
что нитраты улучшают консервирующее действие хлорида натрия.
Поскольку еще в прошлом веке в Индии производили калиевую селитру практически по
той же технологии, воспользуемся данными из книги А, Маршалла “Взрывчатые
вещества” (1915 г.). “Сырая” селитра до перекристаллизации содержала от 30 до 65
% нитрата калия, до 14 % нитратов кальция и магния, от 15 до 35% хлорида натрия,
до 15 % сульфата натрия. После первой перекристаллизации содержание нитрата
калия увеличивалось до 82—90 %, но в такой селитре было еще до 7 % хлорида
натрия. Поскольку нитрат натрия гигроскопичен, селитра для производства пороха
требовала по крайней мере двух перекристаллизаций.
Первым европейским ученым, описавшим приготовление пороха (не позже 1249 г.),
был Роджер Бэкон (1214— 1292). Он зашифровал свою книгу, поэтому полностью ее
смогли прочитать только в XIX веке. Примерно в то же Читать далее...

Будем считать, уважаемые читатели, что вы уже достаточно хорошо освоили
элементарные теоретические основы пиротехники. (См. предыдущие занятия.) Пора
переходить к практическим занятиям. Их основная цель предполагается та же, что в
Специализированном учебно-научном центре МГУ и в летней школе “Химера” —
изготовить фейерверк самим. А для начала несколько общих замечаний.
Учтите, что даже самый простой фейерверк — это прежде всего тяжелая работа,
требующая физических усилий, терпения и аккуратности. Мы, например, посчитали,
что стандартная фейерверочная ракета и при налаженном производстве требует для
изготовления в 300—400 раз больше времени, чем для полета. Кстати, как
показывает мой опыт, молодые люди обычно не могут проделать всю работу от начала
до конца. У девушек терпения больше.
Вам потребуется довольно большой ассортимент реактивов, материалов,
инструментов. Поскольку вы будете накапливать запас различных пиротехнических
смесей и вспомогательных изделий (стопин, звездочек и тому подобного), я
категорически не советую заниматься такой работой дома. Это опасно хотя бы
потому, что готовые фейерверочные изделия, полуфабрикаты и смеси совершенно
недопустимо хранить в одной комнате. Оптимальный вариант — найти достаточно
смелого учителя, готового предоставить школьный кабинет химии для
пиротехнических экспериментов (крайний случай это сарай, лучше кирпичный,
понятно почему ?).
ВНИМАНИЕ! Автор не может отвечать за результаты работ, если вы колдуете дома и
без помощи квалифицированного руководителя. Если вы правильно и полно ответите
на вопросы, составленные в основном по темам предыдущих публикаций., то вступите
в наш пироклуб. И сможете получать новости и технологии фейерверочного
искусства. Конечно, вам придется порыться и в других книгах. Не запрещены
консультации у грамотных химиков.

Едва ли можно найти юного химика, ни разу ничего не взрывавшего. И самому
интересно, и друзей хочется удивить. Но как сделать подобные опыты безопасными?
Ясно, что запреты число несчастных случаев не уменьшат. Надо познакомить
школьников с основами пиротехники. И нашелся смелый человек, рискнувший создать
подобный курс. В. В. ЗАГОРСКИЙ уже несколько лет ведет факультатив по теориям
быстрых экзотермических реакций в специализированном учебно-научном центре МГУ и
летней школе “Химера”.
На прошлом занятии, на примере искристой свечи мы с вами убедились, как важно
правильно подобрать компоненты в пиротехнической смеси. Причем, чтобы достичь
нужного эффекта необходимо не просто стехиометрическое сочетание окислителя и
восстановителя. (Напомню, для нашей искристой свечи мы использовали состав:
чугунные опилки — 30 % по массе, нитрат бария — 50 %, алюминиевая пудра — 6 %.
декстрин — 14 %.) Если вы попытаетесь составить уравнения реакций,
соответствующие приведенному искристому составу, то обнаружите в нем избыток
восстановителя. Дело в том, что частицы металла должны давать красивые искры.
Поэтому сгорать им надо за счет кислорода воздуха, а не окислителя. Кстати,
окислитель, кроме отдачи кислорода, отвечает за получение тугоплавкого шлака.
Декстрин служит клеем, горючим и пламегасителем (поскольку выделяет воду).
Алюминиевая пудра стабилизирует горение.
На первом занятии мы говорили, что пиротехнические смеси позволяют получить
красивые эффекты. И самое впечатляющее из них — это, пожалуй, цветное пламя.
Есть много рецептов составов цветного пламени, но если вы не понимаете физики и
химии, ответственных за цвет процессов, то вам трудно выбрать нужный состав и
тем более разработать его самому.
Индивидуальные вещества и смеси могут гореть, излучая в самых разных частях
спектра — от ультрафиолетового (водород, сероуглерод) до инфракрасного
(специальные термиты). Пламя свечи и горящего магния излучает в видимом
диапазоне — в первом случае свет перед полным сгоранием испускают раскаленные
частички сажи, во втором — окись магния. Оба пламени являются примерами
излучателей непрерывного спектра. Глазом такое излучение воспринимается как
красное при 600—900 °С, оранжевое или желтое при 900— 1200 °С и белое при более
высоких температурах, до которых нагревается тело-излучатель (частички сажи и
дыма в пиросмесях). При этом доля видимого света обычно составляет очень малую
часть всего излучения (в основном инфракрасного).
Чтобы получить пламя, ярко окрашенное в один из цветов видимого спектра,
необходимо использовать другие излучатели, способные испускать кванты только в
узком диапазоне энергий. Ими могут быть атомы или молекулы в газовой фазе —
более крупные частицы в горячей зоне пламени должны почти отсутствовать. Отсюда
следует общий принцип для желающих получить цветное пламя: в составе должна быть
смесь, горящая бесцветным пламенем, и добавка, выделяющая атомы или
молекулы-излучатели. Нужно, чтобы энергии горения хватило для возбуждения
излучателя (на практике не менее 3,5 кДж/г смеси). Кстати, дыма при горении
может быть много — главное, чтобы твердые частицы отсутствовали именно в горячей
зоне пламени. Рассмотрим конкретные примеры.
Красное пламя. Возбужденные атомы лития испускают яркий красный (671 нм) и
оранжевый (610 нм) свет в виде узких спектральных полое. Однако в пиротехнике
литий почти не используют, из-за относительно высокой стоимости соединений:
кроме того, все литиевые соли важнейших кислот-окислителей чрезвычайно
гигроскопичны. Главный излучатель красного цвета пламени в пиротехнических
смесях — монохлорид стронция SrCI. В результате термического возбуждения он
испускает кванты света с длиной волны 636, 648, 661, 674, 688 нм. Оксид
стронция, а также моно-, фторид и монобромид не дают интенсивного и чистого
красного излучения в пламени. Теоретически монохлорид стронция можно получить в
пламени по реакциям:
SrO + 1/2 Cl2+C=SrCI + CO
SrO + 1/2 C2Cl6 =SrCI+CO+CI2,
2 SrO + СI2(изб.) =2SгСI+O2,.
2 SrCI2=2 SrCI+Cl2.
Эти равновесные процессы могут протекать только при недостатке кислорода. Оксид
стронция образуется при разложении нитрата, карбоната или оксалата, используемых
обычно в пиросмесях. А вот хлорид стронция (SrCI2) no гигроскопичности сравним с
хлоридом кальция и в смесях не применяется. Поэтому последняя из реакций
маловероятна. Источник хлора в пиросмесях — это обычно хлорат калия, перхлорат
калия или аммония, а также хлорорганические соединения. Из последних наиболее
доступен и безопасен (не дает летучих ядовитых паров) перхлорвинил (ПХВ,ПВХ) в
виде опилок (порошка). Таким образом, составы красного огня должны содержать,
кроме окислителя и горючего, соединение стронция (окислителем может быть
полностью или частично нитрат стронция) и источник хлора. Пламя таких составов
должно быть восстановительным, то есть смеси содержат избыток горючего. Чистота
цвета пламени Читать далее...

Попробуем разобраться, как влияют на скорость горения пиротехнических смесей
различные физические факторы.
Эксперименты, в которых изменяли внешние газовые давления, показали, что
скорость горения пиросмесей может довольно сильно зависеть от давления — с его
увеличением все смеси горят быстрее. В то же время, если уменьшить давление до
1— 0, 1 мм. рт. ст., то некоторые пиросмеси вообще перестанут гореть. Это
подтверждает, что экзотермические процессы горения идут в основном в газовом
(газокапельном) слое. Когда давление растет, зона высокой температуры
придвигается к конденсированной фазе. Тому несколько причин, во-первых,
увеличивается скорость реакций (ведь она пропорциональна, как вы помните,
концентрациям реагентов), во-вторых, увеличивается теплопроводность газа. Когда
же давление уменьшается, наблюдается противоположная картина.
Можно, таким образом, разделить процесс горения пиросмеси на эндотермические
(идущие с поглощением тепла) стадии плавления, испарения и разложения
окислителей (они происходят на поверхности твердой фазы) и экзотермические
реакции в газокапельном слое.
Вполне очевидно, что :
1. предварительно нагретые смеси могут гореть быстрее.
2.Лучшее измельчение ускоряет процессы.
3.Спрессованный (гранулированный) состав имеет меньшую поверхность и горит
медленнее, но более равномерно, чем просто порошок.
К влиянию физических факторов можно отнести и то, что пиросмеси будут гореть
медленнее, если добавить органические смолы, парафин, канифоль, уротропин, а
также хлорид аммония. Эти вещества требуют дополнительной энергии на плавление и
возгонку, а образующаяся при их сгорании вода (пар) обладает большой
теплоемкостью, что снижает температуру газокапельного слоя. При этом температура
может оказаться недостаточной для разложения окислителя, тогда смесь перестанет
гореть.
К химическим факторам, влияющим на скорость горения, относятся индивидуальные
свойства веществ, от которых зависят температура и теплота разложения
окислителей, а также теплота сгорания горючего и теплоемкость продуктов реакции.
Разумеется, скорость горения зависит от соотношения компонентов в смеси и
наличия катализаторов разложения окислителя.
Быстрее всего горят стехиометрические смеси, то есть смеси, приготовленные в
соответствии с уравнением реакции. При этом, как мы говорили раньше, необходимо
правильно выбрать уравнение, исходя из термохимических данных.
На практике почти не используют смеси, состоящие только из одного окислителя и
одного горючего. Стехиометрическое соотношение тоже часто специально нарушается
— во многих случаях необходим избыток горючего.
Учитывая, что главным праздником для пиротехников является Новый год и
Рождество, рассмотрим роль компонентов в пиротехнической смеси на примере хорошо
всем знакомой искристой свечи, которую традиционно и неправильно называют
“бенгальский огонь”. Искристая свеча — это стальная проволока диаметром 0,8—1,5
мм и длиной 15—25 см, на которую обычно наклеен следующий состав:
чугунные опилки — 30 % (по массе);
Ва(NО3)2 — 50 %;
алюминий (пудра) — 6 %;
декстрин (крахмал) — 14 %.
Стоит изменить соотношения или заменить один компонент на другой, как свеча
будет гореть хуже. Проверим это экспериментально.
Эксперимент 3. Очень велик соблазн взять вместо чугунных опилок порошок железа
(железо, восстановленное водородом), который есть в школьных химических
кабинетах и наборе “Юный химик”. Тем не менее напилите хотя бы 0,1 г чугуна и
сравните с чистым железом. Высыпайте понемногу металлический порошок на пламя
горящей свечи. А затем проделайте то же с чугунными опилками. Оказывается,
чистое железо дает при горении тусклые красноватые искры, а чугун — яркие. К
тому же искры от чугуна красиво ветвятся. Дело в том, что в чугуне растворен
углерод.
Так что придется вам взяться за напильник. Кстати, хрупкий чугун превращается в
опилки довольно легко.
Эксперимент 4. Следующая проблема — довольно дефицитный нитрат бария. Сразу
хочется заменить его хотя бы нитратом калия. Попытаемся это сделать. Приготовьте
смесь № 1 из 5 г нитрата бария и 3 г чугунных опилок; затем смесь № 2,
пересчитанную по содержанию кислорода в окислителе,— 1,2 г нитрата калия и 1,0
чугунных опилок. Попробуйте, как во втором эксперименте (см. предыдущее
занятие), поджечь образцы этих смесей. Вряд ли у вас это получится. Придется
ввести в составы более легко воспламеняемое горючее. К смеси № 1 добавьте 1,4 г
крахмала, а к смеси № 2 — 0,4 г. Тщательно перемешайте (старайтесь не перетирать
изо всех сил — может получиться малоискрящаяся чугунная пыль) и снова попробуйте
поджечь. Обратите внимание на характер горения. Смесь № 2 легче воспламеняется,
но образует раскаленную каплю и почти не искрит. Это связано с тем, что оксид и
пероксиды калия плавятся при температуре ниже 600 °С, карбонат — при 900 °С, а
оксид бария — выше 2000 °С. В результате выделяющийся в смеси № 2 азот не может
вытолкнуть Читать далее...

Итак, уважаемые читатели, у нас появилась возможность предсказать для еще не
приготовленной смеси, загорится ли она. Можно даже оценить, насколько горячим
будет наше теоретическое пламя. Между тем термохимический расчет не поможет
оценить скорость реакции горения. Здесь теория работает гораздо хуже. Например,
перед полетами “Шатла” и “Бурана” ученые много лет исследовали очень сложный
процесс взаимодействия водорода с кислородом, который включает множество стадий
и промежуточных продуктов. Даже современные компьютеры не позволят провести
полный кинетический расчет (т. е. расчет скорости реакции) в известной почти
полтора тысячелетия трехкомпонентной системе — черном порохе. Ведь при его
сгорании получаются десятки стабильных и метастабильных продуктов (сравните с
системой водород — кислород).
Но если вы задумали изготовить для модели ракеты твердое топливо по собственному
рецепту, вам просто необходимо заранее прикинуть скорость горения смеси в рыхлом
и спрессованном виде и, что очень важно, оценить зависимость скорости горения от
давления. (Думаю, что, пользуясь уравнением реакции и газовыми законами, вы
сумеете рассчитать объем продуктов сгорания на единицу объема смеси. От этого
зависит главная характеристика ракетного топлива — удельный импульс тяги.)
Несколько экспериментов помогут понять, что происходит в пиротехнических смесях
в момент зажигания. Для начала вам понадобятся весы, позволяющие взвешивать до
20 г с точностью 0,1 г (сделать их самому не очень трудно); ступка объемом
300—500 мл с пестиком (обязательно фарфоровые, чугунные использовать нельзя!);
парафиновая или стеариновая свеча, нитрат калия, черный (то есть хорошо
прокаленный) древесный уголь (только не из выброшенного противогаза или
отработанного заводского фильтра: такой уголь выделяет все ранее поглощенные
вредные вещества); “сухое горючее” — уротропин (гексаметилентетрамин). Сжигать
образцы пиросмесей надо на несгораемой подставке — удобно использовать куски
керамической облицовочной плитки. А хранить готовые пиротехнические смеси лучше
в пластмассовой, а не стеклянной посуде.
Эксперимент 1. Медленно поднесите горящую спичку к свече и внимательно
наблюдайте за фитилем. Парафин сначала расплавится, затем задымится — вы увидите
туман его остывающих паров. Только после этого свеча загорится, то есть вспыхнут
пары вокруг фитиля. Попробуйте теперь спичкой зажечь кусок парафина, лежащий на
несгораемой подставке. Вам это не удастся до тех пор, пока уголек от сгоревшей
спички не коснется капли расплава парафина.
Следовательно, твердый или жидкий парафин на воздухе не горит — горят его пары,
которые выделяет тонкий, хорошо прогреваемый фитиль.
Эксперимент 2. Тщательно разотрите смесь нитрата калия (калиевой селитры) и
древесного угля в соотношении 4:1 (2 г селитры и 0,5 г угля). Сначала разотрите
в ступке уголь до исчезновения слегка поблескивающих крупинок, затем продолжайте
растирание, добавляя по частям навеску селитры. Растирать нитрат и уголь вместе
будет безопасно, если пестик со ступкой, уголь и селитра не содержат даже
малейших следов перманганатов, перхлоратов, хлоратов и броматов; не допускаются
удары, способные высечь искру. Чугунные ступки непригодны именно из-за искрения
даже при слабых ударах. Нитрат калия во многих наших экспериментах можно
заменить нитратом натрия (но не аммония!). Для этого, пользуясь таблицей 1 (см.
предыдущее занятие), нужно пересчитать массу окислителя, исходя из содержания
активного кислорода. Пример такого расчета: 2 г нитрата калия содержат 40 % или
0,8 г акт. [О]. Если оставить неизменной массу горючего (0,5 г угля), то
потребуется масса нитрата натрия, содержащего 47 % акт. [О]: 0,8 г: 0,47= =1,7
г.
Теперь приготовьте около 2 г стехиометрической смеси нитрата с уротропином. Для
расчета уравняйте реакцию:
КNО3+ (СН2)6N4 = K2O+СO2+Н2O+N2.
Проверьте себя — после округления массы должны примерно соотноситься как 5:1.
Начать растирать смесь удобнее с уротропина.
Насыпьте на несгораемую подставку конической кучкой диаметром 5— 6 мм и высотой
2—3 мм немного смеси с углем.
Внимание! Образец для сжигания надо удалить от готовых смесей и реактивов
минимум на 2 метра (я бы посоветовал всем начинающим пиротехникам особо обратить
внимание на расстояние от места испытания до места хранения общей смеси.
Поскольку эта основная ошибка новичка, и связанные с этим, ремонт квартиры и
посещение больницы. Советую при экспериментах всегда держать наготове ведро
воды.). Образец лучше поместить в хорошо проветриваемое место или под тягу.
Рядом не должно быть горючих предметов (ваты, бумаги, тряпок)!
Медленно поднося сверху горящую спичку, подожгите смесь. Точно так подожгите
такую же кучку смеси с уротропином. Затем возьмите по 0,5 г каждой из смесей и
тщательно их перемешайте. А теперь попробуйте поджечь кучку “гибридной” смеси. В
своем лабораторном журнале запишите составы смесей и характер их горения. Читать далее...

Красивые и, если очень хочется, громкие эффекты можно получить с помощью
пиротехнических составов. Но прежде чем что-то смешивать и поджигать, надо
прикинуть, какими могут быть последствия.
В прошлый раз мы уже говорили о том, что пиротехнические смеси состоят из
горючего (то есть восстановителя) и окислителя. Горючим в пиротехнике могут быть
самые разные вещества — от древесных опилок до порошка вольфрама. Но с очень
мелкими металлическими порошками надо обращаться с особой осторожностью: ведь
они часто сами по себе воспламеняются.
Порошок неизвестного металла, о котором вы знаете лишь то, что он “вот только с
завода и здорово горит”, может причинить большие неприятности. Вы обязательно
должны знать состав металла или сплава, с которыми собираетесь химичить.
Конечно, безопаснее работать с крупными (диаметром не меньше 0,1 мм)
металлическими опилками, пролежавшими несколько дней на воздухе.
Фосфор — весьма опасное горючее вещество. Лучше не использовать его в
самодельных смесях. И вообще избегайте любых контактов с белым фосфором (яд)!
В качестве окислителей для пиротехнических смесей тоже годны самые разнообразные
соединения — от бертолетовой соли до гипса и гексахлорэтана. Так вот, расчет по
термохимическим уравнениям нужен именно для прогноза поведения окислителя в
смеси. Дело в том, что некоторые окислители способны и без горючего распадаться
с выделением тепла. Причем они могут не только загореться, но и сдетонировать.
Смеси таких окислителей с восстановителями обладают повышенной чувствительностью
к трению и удару. Конечно, чтобы точно предсказать способность смеси к
детонации, надо проанализировать все кинетические параметры системы (энтропийный
фактор, энергию активации, автокатализ и тому подобное). Но главное, что
окислители, неспособные к экзотермическому разложению, практически не
детонируют.
Уточним терминологию. При горении выделяющаяся в зоне реакции теплота передается
от слоя к слою за счет теплопроводности. Поэтому зона горения распространяется
со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких метров в секунду. При
детонации же химическая реакция распространяется волною сжатия (ударной волной)
со скоростью до нескольких километров в секунду.
Попробуем предсказать опасность неизвестного вам окислителя на примере нитрата
аммония. Это удобрение иногда взрывается, особенно если мощный детонатор
действует на большую массу слежавшегося NH4NO3 и тепловые эффекты возможных
реакций распада:
1. NH4N03=N20+2H20
2. NH4N03=0,5N02+0,75N2+2H20
3. NH4NО3=N2+2H20+0,5CО2
1. Необходимые данные: D Н°298 кДж/моль
NH4N03 = —365
Н20 (г) = —242
N20 = +82
СО2(г) = +34
Пример расчета первой реакции :
D Н°298 реакции = (сумма D Н°298 продуктов) - (сумма D Н°298 исходных
веществ)

Или D Н°298 = ( + 82 — 2 * 242) — (—365) = —37 кДж.
Аналогично, для второй реакции (2) получаем —102 кДж, для третьей (3) —119 кДж
на 1 моль исходного нитрата аммония. Из расчетов видно, что чем больше в
продуктах реакции кислорода и азота, тем больше тепла выделяется при разложении.
Оно и понятно: ведь у простых веществ D Н°298 по определению равно нулю, а
оксиды азота эндотермичны.
А теперь давайте познакомимся с основными свойствами некоторых окислителей, тех,
что чаще всего используют пиротехники (табл. 1). Для дальнейших расчетов вам
поможет таблица 2.
Всем известная бертолетова соль разлагается в присутствии катализатора(Мn02).
Реакция слабо экзотермична:
КС10з = КС1+1,5 02 —389 —437 D Н°298 = — 48 кДж.
Но смеси с хлоратом калия чувствительны к трению и удару, поэтому сейчас эту
соль в пиротехнике не применяют. А вот в производстве спичек как раз и нужна
механическая чувствительность смесей хлората с восстановителями.
Вы, наверное, заметили, что в таблицах не упоминается любимый “дворовыми
пиротехниками” перманганат калия. Распад этой соли также экзотермичен:
2 KMn04 = K2Mn04 + MnО2 + 02
D Н°298 = 2* (—834) —1180 —522 = — 34 кДж

Но на скорость реакции влияет автокатализ — ускорение реакции продуктами
распада. Поэтому смеси с перманганатом горят неустойчиво, часто
самовоспламеняются. Не используйте “марганцовку” в самодельных смесях, а если
уже намешали, не храните эти смеси долго!
Пользуясь таблицами 1 и 2, вы сами можете определить тепловые эффекты реакций
окислителей с различными горючими. Из перечисленных окислителей наиболее опасны
нитрат и перхлорат аммония. Интересно, что смеси с аммониевыми солями обычно
горят медленнее, чем аналогичные с солями калия и натрия.
Таблица 1. Свойства окислителей
ВеществоМ.Md,г/см3tпл,°Ctразл., °CD Н°298 обрaзов.кДж/мoль% актив
02Растворимость в воде г/100 g при t
KNO31012,1336400—4954038 (25)245 (100)
NaN03852,2308380—4684791 (25)176 (100)
NH4NO3801,7169210—36520180(25)600 (80)
Ва(NO3)22613,2592600—979309 (20)34 (100)
Sr(NO3)22122,9645600—9843870 (20)
ВаО21695,0 700—6239
KCIO41392,5525530—427462,5 (25)22 (100)
LiCIO41062,4247430—3756160 (25)123 Читать далее...

Этот спецкурс учит школьников теоретически предсказывать горючие и взрывчатые
свойства индивидуальных веществ и их смесей. Конечно, любой праведный учитель
может этим возмутиться, но ведь не секрет, что большинство ребят, интересующихся
химией, что-нибудь, да взрывают. Так, может быть лучше объяснить, как сделать
такие опыты безопасными и красивыми? (Ведь не зря же во всем мире признали: чем
пугать старшеклассников внебрачными связями, лучше научить их пользоваться
противозачаточными средствами.) Тем более что, для простейшей оценки горючих и
взрывчатых свойств веществ достаточно элементарных химических знаний.
Предположим, вы раздобыли кусок магния или магниевого сплава, зажали его в
тисках и начали работать напильником. Вниз летят серебристые стружки. Вы
предвкушаете, как смешаете их с ..., и подожжете. Но вот напильник случайно
задевает тиски, высекаются искры. По кучке магниевых опилок пробегает волна
бело-розового света, и... вам придется сильно пожалеть о своей любви к химии
(если, конечно, вы заранее не позаботились об огнетушителе).
— Ну это уж слишком! — скажете вы, если недавно зажигали магниевую стружку.— Нам
это удалось с таким трудом!
Да, но вспомните, что мелкий порошок куда менее активного железа или никеля
обладает пирофорными свойствами (самовоспламеняется на воздухе). Так что, если и
удивляться, то тому, что свеженапиленный магний обычно успевает дождаться, пока
вы его с чем-то смешаете.
Еще стандартный случай из жизни любителей огня и взрывов. Вы раздобыли и
опробовали состав искристой свечи (“бенгальского огня”), а потом решили его
усовершенствовать — сделать, например, пламя голубым или сине-зеленым. Вы уже
знаете, что стоит примешать галогениды меди, и огонь будет именно такого цвета.
Поэтому вы добавляете немного хлорной меди к смеси нитратов, чугунных и
алюминиевых опилок. И вот у вас в руках полная спичечная коробка нового
искристого состава. Но она почему-то горячая. Вы слышите легкое шипение и
отбрасываете коробку подальше, в безопасное место. Ну, а теперь представьте, что
приготовленную смесь вы успели спрятать в любимый ящик под кроватью, где
хранятся другие смеси, ракеты и взрывпакеты...
А ведь всего-то надо было вспомнить про железный гвоздь в растворе медного
купороса, про то, что полностью обезводить кристаллогидрат хлорной меди обычно
невозможно, да про то, что большинство реакций сопровождается выделением тепла.
Кстати, о тепле. Это весьма важное понятие. Горючие и взрывчатые свойства
веществ и их смесей можно оценить, рассматривая только тепловой эффект и
механическую работу реакции — изменение энтальпии данной химической системы.
Есть специальные таблицы, в которых собраны стандартные энтальпии образования
химических соединений. По определению, энтальпия (ее еще называют
теплосодержанием) — это теплота, поглощенная системой в процессе реакции, плюс
механическая работа, совершенная системой против внешних сил при постоянном
давлении. Для расчетов полезна стандартная энтальпия образования H°298. Ее
вычисляют для химических реакций (иногда даже гипотетических), в которых
соединения получают при 25 °С и 1 атмосфере из простых веществ. У простых
веществ в наиболее устойчивой форме (при данных стандартных условиях) принято
нулевое значение энтальпии.
Пример 1.
Для жидкой ртути при 25 °С и 1 атм. Н°298== 0; для паров ртути в тех же условиях

Н°298== 60,8 кДж/моль. Положительная Н°298 означает, что, испаряясь, ртуть
поглощает энергию.
Пример 2.
Для реакций;
Н2(г)+1/2 O2(г)= Н2O(г)D H°298== —242 кДж/моль;
Н2(г)+1/2 0(г)=Н2О(ж) D H°298== —286 кДж/моль.

Эти величины — табличные значения энтальпии образования воды. На их основе
можно сделать вывод, что при конденсации паров воды (стандартные условия):
Н20(г)Þ Н2O(ж) выделится 44 кДж/моль тепла.
Изменение энтальпии здесь, как и в случае любой химической реакции, равно
алгебраической разности стандартных энтальпии образования продуктов и исходных
веществ.
Теперь вернемся к “взрывчатой” теме. Мы не будем рассматривать синтез и свойства
индивидуальных ВВ (тротила, гексогена, гремучей ртути и тому подобного).
Красивые и, если очень хочется, громкие эффекты можно получить, пользуясь
пиротехническими смесями, которые состоят из горючего и окислителя с различными
добавками. Однако прежде чем смешивать, надо оценить, насколько безопасным будет
продукт. Для простейшей оценки мы будем учитывать только тепловые эффекты
возможных реакций.
Большинство пиротехнических составов — это стехиометрическая смесь горючего и
окислителя. Часто они способны гореть без доступа воздуха.
Пиротехнические смеси должны быть:
1-стойкими при длительном хранении;
2-минимально чувствительными к механическим воздействиям (не загораться при
случайном трении или ударе);
3-не слишком легко воспламеняемыми (обычно температура зажигания не менее 200
°С);
4-не взрывчатыми (то есть горение не должно переходить в детонацию);
5-минимально Читать далее...

Начиная с этого поста здесь будут опубликован учебник прикладной химии и пиротехники.
Он >здесь

[показать]
Выгодные условия покупки. Хорошие цены, скидки, подарки.