Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №12

Журнал «Домашняя лаборатория»

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 объем взятого вещества перед началом горения. Давление газов при горении черного пороха достигает 6400 кгс/см², температура горения 2200 °C. Приготовление черного пороха заключается в тщательном смешении всех компонентов в бегунах, затем увлажнения водой или водно-спиртовой смесью, последующего прессования до удельного веса 1,6…1,75 г/см³. После увлажнения смеси водой по высыханию массы ее прочность достаточно велика для последующего зернения и без прессования. Прессованные лепешки затем дробятся на зерна различной величины, которые просеиваются на различные фракции, затем полируются, графитизируются, окончательно просеиваются. Размер зерен может колебаться от 0,25 мм (для ручного оружия) до 50 мм (для артиллерийских орудий).

В пиротехнике достаточно часто применяется, так называемая, пороховая мякоть, представляющая из себя растертый в пыль зерненный черный порох или непрессованная смесь веществ рецептуры ружейного пороха.

Хлоратные пороха

В начале XIX века были попытки увеличить силу дымного пороха путем замены нитрата калия на хлорат калия (бертолетова соль). Из известных составов приведем два рецепта.

Порох Бертолле: