Краткий курс пиротехники — страница 8 из 34

2 МnO₂ 2 МnО + O₂.

При сильном прокаливании на воздухе она разлагается по урав­нению:

ЗМnO₂ Мn₃O₄ + O₂.

Двуокись свинца РЬO₂, молекулярный вес 239,2; раз­лагается при 300° по уравнению:

З PbO₂ РЬ₃O₄ + O₂.

Двуокись свинца служит окислителем. Окисляющее действие ее на­столько велико, что смесь ее с серой воспламеняется при растирании.

С у р и к РЬ₃O₄ может быть получен или из двуокиси свинца, как показано выше, или нагреванием до 470—480° окиси свинца РЬО на воздухе.

Разлагается при температуре около 650° по уравнению:

2 РЬ₃O₄ 6 РЬО + O₂.

Сурик служит окислителем, а также применяется обычно в ка­честве краски.

О к и с ь ж е л е з а Fe₂O₃ встречается в природе в виде без­водного окисла - гематита Fe₂O₃ (темно-красного цвета). При темпе­ратуре 1455° окись железа начинает разлагаться, выделяя кислород.

В пиротехнике окись железа применяется, главным образом, для получения термита, где Fe₂O₃ переходит в железо Fe, отдавая выделившийся кислород алюминию. Кроме того, применяется и закись-окись железа Fe304 (окалина).

Окислители других групп

В пиротехнике можно использовать окисляющее действие также и некоторых солей — марганцево-калиевой и двухромовокислых.

М а р г а н ц е в о к а л и е в а я с о л ь КМnO₄ — калиевая соль марганцевой кислоты НMnO₄.

Марганцево-калиевая соль легко разлагается, выделяя кислород, а потому используется в качестве окислителя. При нагревании сухая КМnO₄ разлагается по уравнению:

2КмnO₄ К₂МnO₄ + МnO₂ + O₂,

а при нагревании до 700—750° разлагается и марганцевистокалиевая соль (К₂МnO₄), тоже выделяя кислород.

Марганцево-калиевая соль разлагается с выделением различных продуктов реакции и разного количества кислорода в зависимости от того, в кислой или щелочной среде протекает реакция.

Реакция в щелочной среде протекает сначала с выделением мар-ганцевистокалиевой соли, которая затем разлагается, давая двуо­кись марганца и кислород, т. е. по уравнениям:

2 KMnO₄ + 2 KOH 2 К₂МnO₄ + Н₂O + (О)

+

2 К₂МnO₄ + 2Н₂O 2 MnO₂ + 4 KOH + (2O)

------------------------------------------------------------

2 К₂МnO₄ + Н₂O 2 MnO₂ + 2 KOH +(3O)

В кислой среде реакция проходит с образованием свободной мар­ганцевой кислоты, которая разлагается, выделяя кислород. Реак­ции можно выразить уравнениями:

2 KMnO₄ + H₂SO₄ K₂SO₄ + 2 HMnO₄

+

2 HMnO₄ + 2 H₂SO₄ 2 MnSO₄ + 3H₂O + (5O)

---------------------------------------------------------------------------

2 HMnO₄ + 3 H₂SO₄ 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O + (5O)

2 мол марганцевокалиевой соли в кислой среде выделяют 5 атомов кислорода, а в щелочной среде 3 атома.

Д в у х р о м о в о к и с л ы е с о л и. Из этих солей иногда применяют соли натрия: Na₂Cr₂O₇; и калия К₂Сг₂O₇, выделяющие кислород при действии минеральных кислот.

Эти соли получаются действием минеральных кислот на хромо­вокислые соли (например Na₂CrO₄). Двухромовокислый калий на­зывается также хромпиком.

Исходным продуктом для получения двухромовокислых солей служит хромистый железняк FeCrO₄, который встречается в природе, например, в СССР —на Урале.

Пиротехника может располагать большим количеством раз­нообразных окислителей. В зависимости от того, какие свойства должен иметь состав, можно применить окислитель той или иной группы.

Здесь освещены далеко не все возможности пиротехники в об­ласти расширения сырьевой базы. Исследовательской мысли пре­доставляется обширное поле деятельности. Для удобства выбора окислителей и их практического применения приводим таблицу, где указаны некоторые свойства наиболее важных для пиротехники веществ (см. стр. 34).

§ 3. ГОРЮЧИЕ И ЦЕМЕНТИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

К горючим веществам принадлежат представители разнообраз­ных классов соединений. Их можно подразделить на неорганические и органические вещества.

Многие из органических горючих обладают цементирующими свойствами и в пиротехнических составах служат одновременно и горючими и цементаторами.

Наименование окислителя

Формула

Молекулярный вес

Удельный вес

Теплота образования кал

Температура плавления °С

Температура разложения °С

Примечание

Хлорат калия

KCIO₃

122.56

2.34

89.6

357.1

364

Хлорат бария

Ba(CIO)₄*H₂O

322.29

~ 3

173.9

-

300

Хлорат натрия

NaCIO₃

106.46

2.49

82.3

255

350

Гигроскопичен

Перхлорат калия

KCIO₃

138.56

2.54

112.0

610

420

Плавится с разложением

Перхлорат бария

Ba(CIO₄)₂

336.29

~ 3

210.2

505

-

Нитрат калия

KNO₃

101.1

2.109

118.8

337

400

Нитрат натрия

NaNO₃

85.0

2.265

112.1

312

-

Гигроскопичен

Нитрат бария

Ba(NO₃)₂

261.39

3.23

238.2

593

Выше температуры плавления

Нитрат стронция

Sr(NO₃)₂

211.62

2.93

234.4

645

-

Гигроскопичен

Перекись бария

BaO₂

169.37

4.96

151.7

-

795

Двуокись марганца

MnO₂

86.93

5.0

125.4

Плавится с разложением при 530 °

Сурик

Pb₃O₄

685.6

9.1

174.2

-

650

Окись железа

Fe₂O₃

159.68

5.12

190.6

1560; плавится с разложением

Марганцевокислый калий

KMnO₄

158.03

2.7

194.2

-

200

П р и м е ч а н и е. Данные о температуре и удельном весе взяты из книги Каст и Мец «Химическое исследование взрывчатых веществ», ОНТИ, 1934.

Неорганические горючие

К неорганическим горючим, применяемым в пиротехнике, принад­лежат легко окисляющиеся металлы, некоторые сплавы, фосфор, сера, сернистые соединения сурьмы и мышьяка.

А л ю м и н и й АI, атомный вес 27; это металл, соединения ко­торого широко распространены в природе. Наиболее распространена окись алюминия АI₂O₃ — г л и н о з е м.

Безводная окись алюминия образует минералы — корунд, рубин, сапфир (очень ценные), а водная окись алюминия — залежи бокси­та, который служит основным сырьем для получения алюминия.

Кроме того, алюминий входит в состав глины, минералов крио­лита, полевого шпата и др.

Прокаливанием боксита с содой или обработкой его едким нат­ром получается чистый глинозем АI₂O₃. Электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите 3 NaF • AIF₃, получается металлический алюминий. Для применения в пиротехнических со­ставах его измельчают в порошок или в пудру.

Алюминий — серебристо-белый металл, тускнеющий на воз­духе вследствие образования тонкой пленки окисла, которая пре­дохраняет его от дальнейшего воздействия кислорода воздуха. Это очень легкий металл; его удельный вес 2,7. Он очень тягуч, но при нагревании выше 500° делается хрупким.

Температура плавления 657°, температура кипения выше 2200°. На воздухе алюминий загорается при значительно более низкой температуре. Температура воспламенения его зависит от степени измельчения. Очень мелкая алюминиевая пыль воспламеняется при температуре около 250°.

Мелкая пыль и мелкий порошок алюминия очень энергично разлагают воду, особенно при высокой температуре, выделяя во­дород. Действуя углекислотой на слабо раскаленный алюминиевый порошок, можно достичь энергичного горения его. Это явление объяс­няется тем, что раскаленный алюминиевый порошок восстанавли­вает углекислоту до окиси углерода по уравнению:

2СO₂ 2 CO + O₂,

а выделяющийся кислород ускоряет горение алюминия. Горение алюминиевой пыли и порошка ни в коем случае нельзя тушить во­дой и обычными огнетушителями, действующими струей пены, содержащей углекислоту. Наиболее надежно тушить такое горе­ние сухим песком, который следует насыпать осторожно, не взды­мая горящей алюминиевой пыли.

Алюминий отличается очень большим сродством с кислородом. При высоких температурах алюминий соединяется с кислородом, отни­мая его от окислов других металлов. Алюминий хорошо растворяется в щелочах. С кислотами он энергично реагирует, выделяя водород.

Горение алюминия сопровождается выделением большого коли­чества тепла и света. Реакция горения происходит по уравнению: