Пиротехника
Меню сайта

Мини чат

Наш опрос
Хуй, Пизда, Джигурда?
Всего ответов: 33
33

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Форма входа
Логин:
Пароль:
Забыл пароль(долбоеб что ле?) | Регистрация

Поиск

Календарь
«  Сентябрь 2009  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930

Реклама

Приветствую Вас, Гость · RSS 25.06.2019, 10:37

Главная » 2009 » Сентябрь » 25 » Красное пламя Желтое пламя
09:25
Красное пламя Желтое пламя
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+CSrCI + CO

SrO + 1/2 C2Cl6SrCI+CO+CI2,

2 SrO + СI2(изб.) 2SгСI+O2,.

2 SrCI22 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 достигает 80 % от интенсивности всего видимого излучения пиросмеси.

Желтое пламя. Желтый излучатель наиболее доступен. Это, например, возбужденные атомы натрия, испускающие кванты света с длиной волны 589 нм. Выше 1000°С большинство соединений натрия легко диссоциирует, и в пламени появляется линейчатый спектр излучения атомарного металла. В крупных городах улицы вечером освещают натриевые лампы, в которых пары металла возбуждаются электрическим разрядом. Желтое пламя легко получить, если использовать в качестве окислителя натриевую селитру. Менее гигроскопичными будут составы с нитратом калия, калий дает в видимой области бледно-фиолетовое пламя. Эффективным источником атомов натрия в этом случае может быть его оксалат (несколько хуже — карбонат). Чистота цвета достигает 80 %. В присутствии галогенов желтое излучение натрия ослабляется, что весьма полезно для составов красного и зеленого пламени.

Зеленый свет испускают возбужденные атомы таллия (535 нм), соединения бора и меди. Однако наиболее эффективный излучатель — монохлорид бария BaCI. Соединения таллия чрезвычайно ядовиты, бор дает обычно малоинтенсивную окраску, дигалогениды меди с зелеными полосами в спектре испускания достаточно гигроскопичны и несовместимы с более активными металлами, которые входят в состав горючего. Оксид бария и другие, его галогениды содержат в спектре испускания много желтых полос. Реакции получения в пламени BaCI те же, что и в случае монохлорида стронция. Поскольку, в отличие от стронция хлорат бария малогигроскопичен, раньше были популярны составы на основе Ва(СIO3)2H2O. Но они обладают высокой чувствительностью к механическим воздействиям, поэтому сейчас их не производят. Если вы читали предыдущее занятие, то пользуясь таблицами 1 и 2, вы можете сами сравнить по степени опасности хлорат бария с бертолетовой солью. (Кстати, а любом случае необходимые константы всегда можно найти в “Справочнике химика” или каком-либо другом химическом справочнике.) Для зеленого пламени важно то же, что и для красного — в смеси необходим источник бария и хлора, недостаток окислителя. Чистота цвета составов зеленого пламени может достигать 80 %.

Синее пламя. В отличие от рассмотренных выше цветов, синее пламя имеет невысокую чистоту и интенсивность. До сих пор нет оптимальных излучателей синего спектра. Синий цвет излучают возбужденные атомы индия (451 нм), сине-зеленый цвет придают пламени соединения цинка, сине-фиолетовый — соединения рубидия и галлия. Однако индий и галлий — редкие металлы, а излучатели на основе цинка малоинтенсивны. В пиротехнике синее пламя получают, используя в качестве излучателя молекулы монохлорида меди CuCI (спектральные полосы излучения при 429, 442, 476, 485, 488 нм). Монохлорид меди испускает кванты в синей части видимого спектра при температуре не выше 1200° С в восстановительном пламени. В современных составах синего пламени чаще всего используют смесь перхлората аммония с уротропином (избыток горючего) и добавкой нескольких процентов монохлорида меди. Чистота цвета не превышает 30 %. Ранее, чтобы получить синее пламя, брали горючую смесь хлората калия с серой и 15—20 % малахита. В такой смеси сера способствует выделению свободного хлора по реакции :

КСIO3 + SK2SO4+SO2+Cl2

Добавки хлорорганических соединений позволяют обойтись без серы. При разработке составов синего пламени на основе соединений меди не забывайте, что последние реагируют с более активными металлами, особенно в присутствии влаги. Из-за невысокой спектральной чистоты синего пламени требуется тщательная очистка исходных реактивов.
Просмотров: 2617 | Добавил: Romk@_GAME | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Пиротехникa +22 2019
Хостинг от uCoz