Краткий курс пиротехники — страница 9 из 34

4 АI + 3 O₂ 2 АI₂O₃.

При этой реакции на 1 кг алюминия выделяется 7041 кал тепла.

Алюминий широко применяется в различных отраслях промыш­ленности. В пиротехнике он применяется в качестве горючего, главным образом, в осветительных и зажигательных составах. При горении порошка алюминия происходит искрение. Иногда алюминий добавляется в небольшом количестве (до 5%) в составы цветных огней для увеличения яркости. Часто алюминий приме­няется в виде сплава с магнием.

М а г н и й Mg, атомный вес 24,32; металл, встречающийся в природе в виде различных соединений: магнезита MgCO₃, доло­мита MgCO₃ • СаСO₃ и других, образующих пласты горных пород. В морской воде находится так называемый карналлит MgCl₂ • KCl • 6Н₂O.

Металлический магний может быть получен электролизом его солей или окиси.

Магний — легкий металл серебристо-белого цвета; удельный вес 1,74; в нагретом состоянии тягуч; температура плавления 650°, температура кипения около 1100°. На воздухе магний быстро окис­ляется, покрываясь окисной пленкой; при высоких температурах воспламеняется, сгорая с большим выделением тепла и света; пламя ослепительно белое. Реакция горения происходит по уравнению:

2 Mg + O₂ 2 MgO + 288 кал,

т. е. при сгорании 1 мол магния выделяется 144 кал. Образующаяся при этом окись магния не плавится и не испаряется, почему тем­пература реакции высокая. С водой магний реагирует медленно, но реакция ускоряется в присутствии хлористого аммония.

На воздухе магний, в особенности измельченный, воспламеняется легче, чем алюминий.

Магний в виде порошка применяется в пиротехнике в качестве горючего в осветительных составах и в специальных составах для освещения при фотографировании. Применяется он также в виде сплава с алюминием. Иногда небольшое количество магния добав­ляют в составы цветных огней для увеличения яркости.

Магний легко окисляется, и поэтому иногда частицы магния перед употреблением в составы изолируют от действия кислорода воздуха; для этого порошок магния парафинируют, лакируют или смешивают с жирами, например, с олифой.

С п л а в ы м а г н и я с а л ю м и н и е м удобны для пиротехничес­ких изделий, потому что они значительно легче других металлов поддаются измельчению и меньше окисляются на воздухе. Наиболее часто употребляется сплав, называемый электроном- Электрон в виде порошка может быть использован в качестве горючего в составах; он отличается большой легкостью; удельный вес его около 1,8.

Эти сплавы отличаются друг от друга соотношением в них магния и алюминия. Все они обладают достаточной механической прочностью и используются для изготовления сгораемых оболочек зажигатель­ных изделий.

С е р н и с т а я с у р ь м а, или а н т и м о н и й Sb₂S₃, мо­лекулярный вес 339,8; отличается сильной восстановительной спо­собностью и в смеси с окислителями, например с бертолетовой солью, взрывает от незначительных внешних воздействий. Анти­моний — темно-серый порошок, применяется для составов, чув­ствительных к внешним воздействиям, например для терочных составов, воспламеняющихся от трения.

Антимоний встречается в природе в виде минерала—«сурьмяного блеска» Sb₂S₃. При горении антимоний превращается в сурьмяни­стый ангидрид с выделением сернистого газа.

Реакция протекает по схеме:

2 Sb₂S₃ + 9 O₂ 2 Sb₂O₃ + 6 SO₂.

Ф о с ф о р Р, атомный вес 31,02; для его получения прокали­вают фосфорнокальциевую соль с песком и коксом, полученный фосфор очищают. Он существует в нескольких видах (модифика­циях). Бесцветный, или белый, фосфор плавится при 44,3°, но на воздухе загорается уже при 30°.

Белый фосфор легко воспламеняет горючие вещества, обладает неприятным запахом. Обычно его хранят в керосине или под во­дой. Белый фосфор ядовит; при нагревании его до 250° без доступа воздуха он превращается в красный фосфор, который не имеет за­паха, не ядовит, загорается только при 230°, плавится при 592°.

В красном фосфоре иногда бывает примесь белого фосфора (2—1%), которая может воспламенить фосфор.

При нагревании белого фосфора до 240—350° под давлением в не­сколько сот атмосфер он переходит в черный фосфор, который за­горается при 500°.

При 600° все модификации переходят в пар, который при охла­ждении дает белый фосфор.

Явление существования различных модификаций элемента на­зывается аллотропией.

Красный фосфор применяется в пиротехнике для составов, за­жигающихся от трения (терочных). Красный фосфор понижает тем­пературу воспламенения составов.

Фосфор можно использовать как дымообразующее вещество, так как при горении он окисляется в фосфорный ангидрид, выделяю­щийся в виде густого дыма.

Реакцию окисления фосфора можно представить уравнением:

4 Р + 5 O₂ 2 Р₂O₅.

Технически фосфор получают, прокаливая смесь фосфорнокальциевой соли Са₃(Р0₄)₂ с песком и коксом в электрических печах, полученный фосфор очищается.

С е р а S, атомный вес 32; так же, как и фосфор, существует в нескольких модификациях в зависимости от температуры. Обычно употребляемая в производстве сера представляет собой желтый по­рошок (удельного веса около 2), растворимый в сероуглероде и не­растворимый в воде.

Температура плавления серы 112,8°. При нагревании жидкой серы до 180° она густеет и темнеет. При дальнейшем нагревании почти до температуры кипения 444,6° и при быстром охлаждении сера превращается в тягучие нити; эта модификация серы непрочна. В природе сера встречается в виде различных соединений и в сво­бодном состоянии.

Для получения чистой серы существуют различные способы. При очистке плавлением сера получается в виде тонких палочек и называется ч е р е н к о в о й с е р о й. При очистке серы воз­гонкой, т. е. переводом ее в пар и при быстром охлаждении пара с переходом в твердое состояние, получается так называемый с е р ­ н ы й ц в е т, т.е. мелкий порошок серы.

Недостаточно чистую серу можно получить в виде больших кус­ков, но и в черенковой сере остаются землистые примеси, а в серном цвете бывает примесь серной кислоты, которую необходимо отмы­вать или нейтрализовать.

Сера хорошо горит. На воздухе она загорается при темпера­туре 360°, а в кислороде при 285°. На воздухе в присутствии влаги измельченная сера окисляется. При реакциях соединения с кисло­родом она может давать различные окислы: сернистый газ (ангидрид)

S + O₂ SO₂;

серный ангидрид

2 SO₂ + O₂ 2 SO₃.

Соединение серного ангидрида с водой дает серную кислоту. Сернистый ангидрид с водой образует сернистую кислоту; он об­ладает очень резким запахом и сильно раздражает слизистые обо­лочки.

При применении серы в составах с окислителями, особенно с бер­толетовой солью, следует опасаться увлажнения составов; в этих условиях сера окисляется в серную кислоту, которая вызывает са­мовоспламенение состава. Сера не должна содержать свободной серной кислоты.

Сера применяется как составная часть дымного пороха и как горючее в некоторых пиротехнических составах.

У г л е р о д С, атомный вес 12; весьма распространенный в при­роде элемент, так как он образует все многочисленные органиче­ские соединения.

При сгорании углерод образует кислородные соединения — уголь­ный ангидрид, или углекислый газ СO₂, и окись углерода СО.

Горение углерода проходит с образованием того или иного окисла, в зависимости от наличия кислорода в окружающей среде или коли­чества окислителя в смеси. Реакция горения углерода может про­исходить по уравнениям:

2 С + O₂ 2 СО;

2 CO + O₂ 2 СO₂.

Окись углерода — ядовитый газ.

Большое количество углерода содержится в древесном и камен­ном угле.

Для пиротехнических целей употребляется обычно древесный уголь. Для его получения куски подсушенного дерева складывают в железный сосуд и сжигают до прекращения выделения пламени. После этого сосуд плотно закрывают и уголь выдерживают 10—12 час.

Хороший уголь должен быть совершенно черного цвета и хруп­ким; он должен легко воспламеняться и тлеть без пламени. Уголь гигроскопичен, его следует хранить в сухих помещениях или в за­крытых сосудах.

При длительном хранении уголь, особенно приготовленный при сравнительно низких температурах, способен самовоспламеняться на воздухе.

Уголь входит в состав дымного пороха и во многие пиротехниче­ские составы; для быстро горящих составов обугливают мягкие и легкие породы деревьев, например, ольху, иву, черемуху и др.; для медленно горящих составов — твердые и тяжелые породы, например, дуб, клен, березу и др.

Уголь легко измельчается. Для некоторых составов уголь упо­требляется в виде очень мелких зерен, а для других (искрящих) — крупнозернистый.

Органические горючие

В качестве горючих применяется также очень большое коли­чество разнообразных органических соединений. Некоторые из них служат одновременно и цементаторами. Наиболее часто применяе­мые органические соединения можно подразделить на следующие группы: углеводороды, углеводы, горючие связывающие вещества (жиры, смолы, лаки), растворители.

У г л е в о д о р о д ы

Углеводороды — обширная группа органических соединений, со­стоящих из углерода и водорода. В зависимости от количества ато­мов углерода и водорода в молекуле и их взаимной связи, опреде­ляющих строение молекулы, получаются продукты различных свойств.

Из углеводородов в качестве горючих в пиротехнике применяют парафин, нафталин, антрацен и некоторые другие.

П а р а ф и н — белое или слегка желтоватое вещество, плавя­щееся в зависимости от состава при 45—110°. Это продукт перегонки нефти, состоящий из углеводородов; он замедляет горение некоторых составов, т. е. служит флегматизатором. Парафин не растворяется в воде и применяется в качестве защитного слоя для предохранения от увлажнения различных изделий.