Неорганічні солі в піротехнічною промисловості

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати



Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет імені В. Каразіна

Кафедра неорганічної хімії та методики викладання хімії

Неорганічні солі в піротехнічною промисловості

Курсова робота

Студента гр. Х-114

Хімічного факультету

Колесника Олексія

Нау чний керівник:

к.х.н., доцент В.Г. Панченко

Хар ь к о в 2008

Реферат

Курсова робота містить: 35 сторінок, 1 рисунок, 6 таблиць, 1 додаток, 7 джерел.

Об'єктами дослідження є неорганічні солі, які використовуються в піротехнічною індустрії.

Мета курсової роботи - розглянути найбільш важливі в піротехнічною промисловості неорганічні солі, їх властивості, одержання і застосування; підібрати оптимальний склад для виконання експерименту (піротехнічного «фонтану») і використовувати цей склад на практиці.

В результаті проведеного аналізу джерел літератури як найбільш прийнятного піротехнічного складу (з урахуванням вимог техніки безпеки для проведення експерименту в приміщенні) був обраний склад, що включає наступні компоненти: нітрат калію, перхлорат калію, сульфід сурми, вугілля деревне (дрібний), сірку, нітрат стронцію, сажу. З перерахованих вище компонентів неорганічними солями є: нітрат калію, перхлорат калію, сульфід сурми, нітрат стронцію.

Описані в роботі склади використовуються для виготовлення найбільш простих і доступних за вартістю "фонтанів" у мирній піротехніці.

Неорганічні солі, нітрат калію, нітрат стронцію, перхлорат калію, піротехнічна індустрія, піротехнічний «фонтан», сульфід сурма

Зміст

Введення

1 Літературний огляд

1.1 Загальні відомості про піротехнічних складах

1.1.1 Основні поняття

1.1.2 Принцип дії піротехнічних виробів

1.1.3 Горіння складів

1.1.4 Призначення компонентів в піротехнічних складах

1.2 Неорганічні солі в якості компонентів піротехнічних складів

1.2.1 Окислювачі

1.2.1.1 Хлорати

2.1.2 Перхлорати

1.2.1.3 Нітрати

1.2.1.4 Окислювачі інших груп

1.2.1.5 Вибір піротехнічних окислювачів

1.2.2 Горючі речовин

1.2.3 Цветнопламенние добавки

2 е. ксперементальная частина

3. Техніка безпеки

Висновки

Список літератури

Додаток А

Введення

Піротехніка в сучасній індустрії та науці займає особливе місце серед інших галузей. Їй належать страхітливі (на службі військової промисловості або терактів) і захоплюючі (в ролі мирної піротехніки) картини.

Так, наприклад, під час війни виявилося велике значення різних засобів військової піротехніки. За силою морального впливу на людей і за своїм руйнівної дії вижігательние кошти являють собою дуже потужний і грізна зброя.

З розвитком авіації велике значення придбали запальні авіабомби, які дозволяють влаштовувати пожежі в тилу противника. Запальні засоби викликають масові пожежі у великих містах.

Ведення сучасного бою в нічний час викликає необхідність у різних освітлювальних засобах, з них найбільш важливі освітлювальні снаряди. Є спеціальні піротехнічні освітлювальні склади, що дають настільки потужні джерела світла, що при них можливо проводити вночі фотозйомку.

Трасуючі засоби, що залишають на траєкторії свого польоту видимий слід, вогненний або димовий, мають також велике застосування в сучасній війні. Розвиток бойової авіації та автоброневих і мотомеханізованих бойових засобів викликає необхідність в спеціальних засобах для пристрілки по рухомих цілях.

Піротехнічні засоби зв'язку (сигнальні) незамінні в бойових умовах для передачі умовних повідомлень на відстань.

Піротехніка має дуже велике значення і для науково-дослідних робіт. При вивченні стратосфери використовуються димові шашки, піднімаються на спеціальних кулях-зондах; на певній секунді часу підйому догорає сповільнювач димової шашки, і вона утворює хмару диму. Спостереження за цим хмарою дають цінні наукові дані про багато явищ у стратосфері. Піротехнічні сигнальні засоби використовуються з великим успіхом в далеких арктичних експедиціях.

Під час навчальних маневрів армії і при військовому навчанні велику роль відіграють піротехнічні імітаційні засоби, які вживаються замість бойових; наприклад, розриви шрапнельних і фугасних снарядів імітуються так званими вибуховими пакетами.

Важливе місце займає мирна піротехніка, в якій розробляються безпечні для людей і навколишнього середовища феєрверочні склади.

Сучасне піротехнічне виробництво грунтується тепер не тільки на досвідчених даних про приготування складів та конструкції виробів. Сучасна піротехніка грунтується на всі досягнення хімічних, фізичних і спеціальних військових наук. Основна увага сучасних піротехніків направлено на вивчення фізико-хімічних процесів, що відбуваються при дії складів, властивостей компонентів, на науково обгрунтований вибір нових запальних засобів і конструкцій піротехнічних виробів.

1 Літературний огляд

1.1 Загальні відомості про піротехнічних складах

1.1.1 Основні поняття

Піротехніка - спеціальна галузь техніки, до якої належать області виробництво і вивчення різних речовин і сумішей речовин, що утворюють при згоранні кольоровий або яскравий білий вогонь, дим, або дають звукові ефекти і запальне дію [1].

Слово «піротехніка» походить від грецьких слів «бенкет» (вогонь) і «техне» (мистецтво, ремесло) і означає вміння виготовляти горючі вироби [1].

Всі піротехнічні вироби, можна розділити на дві основні групи: вироби військової піротехніки і вироби мирної піротехніки. Військова піротехніка займається вивченням та виготовленням освітлювальних, запалювальних, сигнальних, трасуючих і імітаційних засобів. Мирна піротехніка займається вивченням та виготовленням засобів для феєрверків [1]. У кожну з перерахованих груп входять різні вироби.

1.1.2 Принцип дії піротехнічних виробів

Піротехнічний ефект досягається в результаті хімічної реакції горіння. Горіння являє собою реакцію з'єднання горючої речовини з киснем. При цій реакції зазвичай відбувається значне підвищення температури та освіта полум'я або виділення диму [2].

Горючі речовини відрізняються один від одного здатністю з тією чи іншою активністю з'єднуватися з киснем; від їх активності залежать сила світла полум'я і кількість виробленого тепла. Кількість газоподібних і твердих продуктів, які утворюються в результаті реакції, залежить від властивостей реагуючих речовин. Для горіння необхідний кисень. Отже, для одержання необхідного ефекту піротехнічні вироби слід спалювати на відкритому повітрі або вводити в суміш з пальним речовина, багате киснем і здатне легко його віддавати. Кисню повітря зазвичай буває недостатньо для одержання необхідного ефекту, тому в склади для піротехнічних виробів вводять речовини, багаті киснем - окислювачі [2].

Як горючих речовин застосовуються деякі метали, сірчисті сполуки, органічні сполуки та ін Як окислювачів застосовуються солі хлорноватої, азотної та інших кислот, деякі оксиди металів і пр. При взаємодії пального і окислювача, застосовуючи різні компоненти, тобто складові частини суміші, і змінюючи їх кількісні співвідношення, можна змінювати протягом реакції відповідно до тих вимог, які пред'являються до виробу.

Суміш з окислювача і пального називають основною подвійний сумішшю. Для отримання різних за дією складів до основної суміші додаються різні компоненти або змішуються різні основні суміші [2].

Таким чином, можна отримати багато різноманітних за властивостями сумішей, або так званих піротехнічних складів.

1.1. 3 Горіння складів

У формі горіння можуть протікати високоекзотерміческіе хімічні реакції. Спостережуване при цьому в більшості випадків освіта полум'я (або світіння) не є, однак, неодмінною ознакою горіння; так, наприклад, при горінні димових складів полум'я і виділення світла не спостерігається [3].

Процес горіння характеризується:

  • наявністю рухомої зони реакції, що має високу температуру (сотні і тисячі градусів) і відокремлює ще не прореагували (холодні) речовини від продуктів реакції;

  • відсутністю стрибка тиску в зоні реакції (в полум'я): цим процеси горіння істотно відрізняються від процесів вибуху [3].

Горіння піротехнічного складу - це окислювально-відновна реакція, в якій окислення горючих йде одночасно з відновленням окислювачів.

За ступенем гомогенності початкової системи розрізняють кілька видів горіння:

  • горіння твердого або рідкого палива за рахунок кисню повітря - гетерогенне горіння;

  • горіння вибухових газових (або рідких) сумішей або індивідуальних вибухових речовин - горіння гомогенне [4].

Піротехнічні склади являють собою механічні суміші твердих тонко подрібнених компонентів, за ступенем гомогенності вони знаходяться посередині між конденсованим паливом та індивідуальними речовинами (або гомогенними сумішами) [4]. Ступенем гомогенності визначаються багато властивостей піротехнічних складів.

Горіння піротехнічних складів здійснюється теплопередачею із зони реакції до шарів, в яких йде підготовка до процесу горіння. На тому ж принципі засновано і займання піросоставов. Для виникнення горіння необхідно створити місцеве підвищення температури в складі, що досягається звичайно безпосереднім впливом на склад гарячих порохових газів або застосуванням спеціальних запалювальний складів [2].

Коли піросостав приводиться в дію вогневим імпульсом і гірські його відбувається у відкритому просторі, то швидкість горіння його невелика (зазвичай кілька мм / с) [2].

Якщо ж горіння відбувається в замкнутому просторі або якщо як ініціатора використовується капсуль-детонатор, то може виникнути вибух, швидкість якого вимірюється сотнями, а іноді й тисячами м / с [2].

У деяких випадках прискорення горіння спостерігається і при згорянні у відкритому просторі великої кількості піротехнічних складів.

1.1.4 Призначення компонентів в піротехнічних складах

У піротехнічні склади входять наступні компоненти:

а) горючі;

б) окислювачі;

в) сполучні (цементаторов) - органічні полімери, що забезпечують механічну міцність ущільнених (спресованих) складів;

г) прискорювачі і сповільнювачі горіння;

д) флегматизатора - добавки, що зменшують чутливість складів до тертя або удару;

е) речовини технологічного призначення (жируючі добавки, розчинники для сполучних і ін) Крім того, в склади сигнальних вогнів вводяться речовини, що повідомляють забарвлення полум'я, а в димові склади - димоутворювальною речовини [5].

У деяких випадках один і той же компонент може виконувати в складі кілька різних функцій. Так сполучні речовини завжди виконують у складі функції горючих, а іноді і сповільнювачів горіння. А, наприклад, в сигнальних складах нітрат стронцію є окислювачем і одночасно повідомляє червоне забарвлення полум'я.

1.2 Неорганічні солі в якості компонентів піротехнічних складів

Неорганічні солі в піротехніці можуть грати роль окислювачів, горючих або повідомляють забарвлення полум'я речовин. Для розгляду, як приклад, наведемо найважливіші з них і конкретно вкажемо їх призначення.

1.2.1 Окислювачі

Суміш пального з окислювачем є основою будь-якого піротехнічного складу.

Згорання горючих речовин на повітрі протікає зазвичай повільніше, ніж згоряння їх за рахунок кисню окислювача, і тому суміші, що не містять в собі окислювача, використовуються піротехніками рідше, ніж склади з окислювачами [5].

Крім кисневих сполук, як окислювачі використовуються іноді і речовини, що не містять в собі кисню [5].

Окислювачами можуть бути і прості речовини - неметали, що знаходяться при звичайних умовах у твердому стані [5].

Так, у формі горіння можуть протікати реакції сполучення між висококалорійними металами (Mg, Al, Zr тощо) і такими неметалами, як сірка, фосфор, а також азот, вуглець і бор [1]. Проте використання реакцій такого типу обмежена. У деяких багатокомпонентних освітлювальних і запальних складах використовується реакція [5]:

2Al +3 S = Al 2 S 3 +140 ккал (582 кДж), (1.1)

що відповідає виділенню 0,9 ккал (3,75 кДж) на 1 г суміші [5].

З складних речовин в якості окислювачів можуть бути використані тільки ті, для розкладання яких із кисню, галогенів або сірки потрібно значно менше тепла, ніж виділяється при окисленні пального. Винятком є той випадок, коли утворюється суспензія тонкодисперсного порошку пального в повітрі [5].

У спеціальних піротехнічних сумішах окислювачами можуть служити галогеніди, а також сульфіди і нітриди малоактивних металів (міді, свинцю та ін.) З'єднання магнію або алюмінію з азотом протікає з виділенням цілком відчутної кількості тепла [5]:

3Mg + N 2 = Mg 3 N 2 +115 ккал (482кДж), (1.2)

що відповідає 1,14 ккал (4,76. кДж) на 1 г суміші реагуючих речовин [5].

Таким чином, цілком можливо, що здатними до горіння виявляться суміші Mg або А l з деякими багатими азотом органічними сполуками (наприклад, гуанідинів CN 3 H 5). Також, очевидно, будуть здатні до горіння і суміші Mg або А l з комбінованим сірчано-азотним балансом, наприклад суміш з тіомочавіной [5]:

(NH 2) 2 C + S +4 Mg = Mg 3 N 2 + MgS +2 H 2 (1.3)

Далі будуть розглянуті тільки ті сполуки, окислювальна дія яких обумовлюється містяться в них киснем.

Легкість відщеплення кисню від молекул окислювачів пояснюється порівняно малою міцністю безпосереднього зв'язку між киснем і іншими атомами, наприклад, хлором, азотом [1].

За хімічним складом окислювачі, що застосовуються в піротехніці, можна розділити на такі основні групи: 1) хлорати, 2) перхлорати; 3) нітрати; 4) оксиди металів [1].

Деякі з окислювачів одночасно служать і носіями кольоровості піротехнічного полум'я. Вони називаються цветнопламеннимі окислювачами. До них належать, наприклад, хлорат барію і нітрат стронцію.

1.2.1.1 Хлорати

Хлорати є солі хлорноватої кислоти HClO 3.

Хлорноватої кислота з'єднання нестійке, швидко розкладається; при розкладанні її виділяється газ ClO 2 (двоокис хлору), який на повітрі підпалює такі речовини, як бавовна, папір, дерево [3].

Хлорноватої кислота з різними металами утворює солі. У піротехніці застосовуються, головним чином, хлорноватокіслий калій KClO 3 та хлорноватокіслий барій Ba (ClO 3) 2 · H 2 O, рідше застосовується хлорноватокіслий натрій NaClO 3, що відрізняється порівняно великою гігроскопічністю [3].

Всі хлорати розкладаються, виділяючи тепло і вільний кисень.

Хлорноватокіслий калій (бертолетова сіль) KClO 3 (молекулярна вага 122,56) вперше був отриманий вченим Бертолле, на ім'я якого і називається [3].

Хлорат калію виходить хлоруванням вапна з наступним обмінним розкладанням хлорноватокіслого кальцію з солями калію за рівняннями [3]:

6Ca (OH) 2 + 2 = 6Cl Ca (ClO 3) 2 + 5CaCl 2 + 6H 2 O, (1.4)

Ca (ClO 3) 2, + 2KCl = CaCl 2 + 2KClO 3. (1.5)

Отриманий таким чином хлорноватокіслий калій у разі потреби може бути очищений перекристалізацією з гарячої води [3].

Хлорат калію насилу розчиняється у воді при низьких температурах; при охолодженні гарячого концентрованого розчину хлорат калію викристалізовується. На вигляд він представляє собою дрібні білі ромбічні кристали. Температура плавлення 357,1 ° С, температура розкладання 364 ° С. При цій температурі хлорат калію розкладається порівняно повільно, частина кисню, що виділяється при розкладанні K З lO 3, окисляє залишився розклалися K З lO 3 в з'єднання K З lO 4 (хлорнокіслий калій) за рівнянням [3]:

4KClO 3 = 3KClO 4 + KCl + Q, (1.6)

де Q - Тепло, що виділяється при розкладанні [3].

У присутності домішок, що грають роль каталізаторів розкладання (наприклад, деякі оксиди металів, пісок, скло тощо), або речовин, здатних легко окислюватися (горючих), хлорат калію розкладається дуже енергійно; реакція йде з виділенням великої кількості кисню за рівнянням [3 ]:

2 KClO 3 = 2 KCl + 3 O 2 + Q. (1.7)

Реакція розкладання хлорату калію екзотермічни.

У присутності домішок хлорат калію розкладається настільки енергійно, що іноді викликає вибух. Суміш бертолетової солі з горючими речовинами легко запалюється від дії невеликої кількості концентрованої сірчаної кислоти. Це явище пояснюється тим, що при дії сірчаної кислоти на бертолетову сіль виділяється вільна хлорноватої кислота, яка розкладається з утворенням двоокису хлору. Остання, як зазначено вище, має властивість запалювати горючі речовини [3].

Реакцію освіти ClO 2 можна представити рівняннями [3]:

2KClO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2HClO 3, (1.8)

3HClO 3 = 2ClO 2 + HClO 4 + H 2 O. (1.9)

Ця реакція використовується в піротехніці для займання деяких складів.

Хлорат калію в чистому вигляді негігроскопічен. Однак домішки, зокрема, хлористого кальцію, викликають деяку його гігроскопічність [2].

Хлорат калію застосовується в піротехніці як окислювач, головним чином, в цветнопламенних складах. Склади з бертолетової сіллю дуже чутливі до механічних впливів. Тому робота з такими складами вимагає обережності, чистоти і акуратності [2].

Хлорноватокіслий барій Ва (С l О 3) 2 · Н 2 О (молекулярна вага 322,29) виходить із природного мінералу вітериту дією на нього хлору при нагріванні (може бути також отриманий електролізом з насиченого при 75 ° С розчину хлористого барію BaCl 2) [3].

Хлорат барію розчиняється у воді, розчинимо в спирті, кристалізується в прозорі призматичні кристали, при температурі 300 - 310 ° C розкладається, в сухому вигляді при нагріванні до високої температури підриває [3].

Реакція розкладання хлорату барію проходить аналогічно розкладанню хлорату калію за рівнянням [3]:

Ba (ClO 3) 2 = BaCl 2 + 3 O 2 + Q. (1.10)

В суміші з горючими хлорат барію дає енергійну спалах; склади з хлоратом барію чутливі до механічних впливів [3].

Полум'я, утворене складами з хлоратом барію, має яскраво-зелене забарвлення. Отже, хлорат барію в складах є одночасно окислювачем і носієм кольоровості.

Хлорат барію застосовується, головним чином, для складів зеленого вогню. При роботі з ним слід застосовувати ті ж заходи безпеки, що і при роботах з хлоратом калію [2].

1.2.1.2 Перхлорати

Перхлорати - солі хлорної кислоти HClO 4. Хлорне кислота у вільному стані надзвичайно нестійка: на повітрі димить, легко підриває в присутності горючих речовин, запалює папір, дерево. Водний розчин її безпечний [6].

Солі хлорної кислоти - перхлорати - більш стійкі, ніж хлорати. Це пояснюється тим, що реакція розкладання перхлоратов відбувається з поглинанням тепла. У піротехніці застосовується перхлорат калію [6].

Перхлорат калію (або хлорнокіслий калій) KClO 4 (молекулярна вага 138,56) являє собою білий кристалічний порошок, слабко розчиняється у воді і негігроскопічні. При температурі 420 ° С починає розкладатися за рівнянням [6]:

4 KClO 4 = 2 KClO 3 + 2 KCl + 5 O 2. (1.11)

При більш енергійному нагріванні або в суміші з горючими речовинами розкладання перхлорату калію йде з утворенням хлористого калію і кисню за рівнянням [6]:

KClO 4 = KCl + 2 O 2 - Q, (1.12)

де Q - Кількість тепла, необхідну для розкладання перхлорату, так само 7,8 кг-кал. [6].

Склади з перхлоратом менш чутливі до механічних впливів, ніж склади з хлоратом [2].

Перхлорат калію застосовується як окислювач, він надає більш спокійне горіння, ніж хлорат калію. Робота з ним вимагає тих самих заходів безпеки, що і з хлоратом. Перхлоратниє склади володіють чутливістю до тертя і удару, хоча і в меншій мірі, ніж хлоратниє. Висока вартість перхлорату калію обмежує його застосування [2].

1.2.1.3 Нітрати

Нітрати є солі азотної кислоти. Азотна кислота - дуже важливий для техніки продукт; вона застосовується в багатьох галузях хімічної промисловості. Дією азотної кислоти на деякі органічні продукти виходять нітропохідні, службовці для приготування вибухових речовин, барвників та ін [3].

Всі нітрати є хорошими окислювачами; вони легко віддають свій кисень, виділяючи азот, різні його оксиди, або аміак (залежно від умов реакції). Нітрати більш стійкі в хімічному відношенні, ніж хлорати, але також утворюють з горючими речовинами легко займисті суміші [3].

У піротехніці здебільшого застосовуються нітрати калію, барію, стронцію, рідше - натрію.

Розкладання нітратів відбувається з поглинанням тепла [3].

Нітрат калію або калієва селітра KNO 3 (молекулярна вага 101,1) утворюється в грунті при гнитті органічних сполук [3].

Технічний нітрат калію можна отримати реакцією обмінного розкладання нітрату натрію і хлористого калію або з синтетичної азотної кислоти [3].

Нітрат калію - білий порошок або безбарвні кристали ромбічної системи; легко розчинний у воді. Температура плавлення 337 ° С, температура розкладання 400 ° С [3].

Нітрат калію розкладається з виділенням частини міститься в ньому кисню за рівнянням [3]:

4 KNO 3 = 2 K 2 O + 2 N 2 + 5 O 2. (1.13)

Таким чином, нітрат калію містить 39,6% активного кисню, а загального кисню 47,5%. Вирізняється кисень використовується на окислення горючих у складах. Зазвичай нітрат калію містить домішки нітрату натрію, хлористих калію і натрію, які у великій мірі підвищують його гігроскопічність. Тому в нітраті калію, що застосовується в піротехніці, чистого продукту має бути не менше 99,0% [3].

Калієва селітра застосовується як окислювач у багатьох піротехнічних складах. Внаслідок порівняно більшої стійкості нітратів склади з ними володіють меншою чутливістю до механічних впливів, ніж хлоратниє, і дають можливість при відповідних запобіжних заходах легше механізувати виробничі процеси, ніж у випадку застосування хлоратов [3].

Нітрат натрію, або натрієва селітра NaNO 3 (молекулярна вага 85) утворюється в природі так само, як і калієва селітра. Природні родовища знаходяться в Чилі і Перу, чому нітрат натрію часто називають чилійської селітрою. У Росії видобувається на Кавказі [3].

Нітрат натрію - безбарвні кубічні кристали; після подрібнення вони мають вигляд білого порошку [3].

Натрієва селітра значно дешевше, ніж калієва, однак нітрат натрію добре розчинний у воді і дуже гігроскопічний, тому їм не можна замінити нітрат калію при виробництві пороху [3].

Нітрат натрію розкладається аналогічно нітрату калію за рівнянням [3]:

4 NaNO 3 = 2 Na 2 O +5 о 2 +2 N 2. (1.14)

Натрієва селітра в сумішах з горючими забарвлює полум'я у жовтий колір і могла б застосовуватися в піротехніці як цветнопламенного окислювача, однак цьому перешкоджає велика її гігроскопічність [2].

Нітрат барію Ba (NO 3) 2, (молекулярна вага 261,39) виходить при реакції обмінного розкладання між хлористим барієм в розчині і нітратом натрію при 80-90 ° С; є безколірні октаедричні кристали, що перетворюються при подрібненні в білий порошок; в воді мало розчинний, негігроскопічен; температура плавлення 593 ° С. При більш високій температурі розкладається, виділяючи кисень, за рівнянням [3]:

2 Ba (NO 3) 2 = 2 BaO + 2 N 2 + 5 O 2. (1.15)

При цій реакції поглинається тепло.

При горінні сумішей нітрату барію з горючими полум'я забарвлюється в зелений колір.

Нітрат барію служить окислювачем у багатьох піротехнічних, особливо освітлювальних складах. Склади з нітратом барію значно менш чутливі, ніж з окислювачами, зазначеними вище. У деяких випадках азотнокислий барій застосовується у складах в суміші з іншими, більш активно діючими окислювачами [2].

Нітрат стронцію Sr (NO 3) 2 (молекулярна вага 211,62) цветнопламенний окислювач, що забарвлює полум'я в густій ​​і яскравий червоний колір. Він дуже гігроскопічний, до того ж різні домішки збільшують його гігроскопічність, тому в піротехніці він застосовується порівняно мало [3].

Нітрат стронцію - біла кристалічна речовина з температурою плавлення 645 ° С [3].

1.2.1.4 Окислювачі інших груп

У піротехніку можна використовувати окислюють дію також і деяких солей - марганцевокаліевой і двухромовокіслих.

Марганцевокаліевая сіль KMnO 4 - Калієва сіль марганцевої кислоти HMnO 4 [2].

Марганцевокаліевая сіль або перманганат калію легко розкладається, виділяючи кисень, а тому використовується в якості окислювача. При нагріванні суха KMnO 4 розкладається за рівнянням [2]:

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2, (1.16)

а при нагріванні до 700-750 ° С розкладається і марганцевістокаліевая сіль - манганат калію K 2 MnO 4, також виділяючи кисень [2].

Перманганат калію розкладається з виділенням різних продуктів реакції і різної кількості кисню в залежності від того, в кислому або лужному середовищі протікає реакція [2].

Реакція в лужному середовищі протікає спочатку з виділенням марганцевістокаліевой солі, яка потім розкладається, даючи двоокис марганцю і кисень, тобто за рівняннями [2]:

2 KMnO 4 + 2 KOH → 2 K 2 MnO 4 + H 2 O + (О) (1.17)

2 K 2 MnO 4 + 2 H 2 O → 2 MnO 2 + 4 KOH + (2О) (1.18)

_________________________________________________________

2 KMnO 4 + H 2 O → 2 MnO 2 + 2 KOH + 3 (О) (1.19)

У кислому середовищі реакція проходить з утворенням вільної марганцевої кислоти, яка розкладається, виділяючи кисень. Реакції можна виразити рівняннями [2]:

2 KMnO 4 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2 HMnO 4 (1.20)

2 HMnO 4 + 2 H 2 SO 4 = 2 MnSO 4 + 3 H 2 O + 5 (О) (1.21)

___________________________________________________ ______________

2 КМ nO 4 + 3H 2 SO 4 = MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O + 5 (O) (1.22)

Таким чином, 2 моль марганцевокаліевой солі в кислому середовищі виділяють 5 атомів кисню, а в лужному середовищі - 3 атома.

З двухромовокіслих солей іноді застосовують дихромати натрію Na 2 Cr 2 O 7 і калію K 2 Cr 2 O 7, що виділяють кисень при дії мінеральних кислот [2].

Ці солі виходять дією мінеральних кислот на хромовокіслие солі (наприклад, Na 2 CrO 4). Двухромовокіслий калій називається також хромпиком. Вихідним продуктом для отримання двухромовокіслих солей служить хромовий залізняк FeCrO ​​4, який зустрічається в природі, наприклад, в Росії на Уралі [2].

Піротехніка може розташовувати великою кількістю різноманітних окислювачів. Залежно від того, які властивості повинен мати склад, можна застосувати окислювач тієї чи іншої групи.

1.2.1. 5 Вибір піротехнічних окислювачів

Окислювач повинен бути твердим речовиною з температурою плавлення не нижче 50-60 ° С і мати такими властивостями:

  • містити максимальну кількість кисню;

  • легко віддавати кисень при горінні складу;

  • бути стійким в інтервалі температур від -60 ° С до +60 ° С і не розкладатися від дії води;

  • бути по можливості малогігроскопічний;

  • не чинити токсичної дії на людський організм [5].

Однак іноді у складах застосовуються окислювачі, які не володіють всіма перерахованими властивостями: наприклад, NаNО 3 або NaC l О 4 вельми гігроскопічні.

Особливу увагу слід звертати на те, щоб склади, виготовлені із застосуванням обраного окислювача, не були надмірно чутливі до механічних імпульсів і не володіли значними вибуховими властивостями [5].

При виборі окислювача для полум'яних складів слід враховувати інтенсивність випромінювання продуктів розпаду окислювача в різних частинах спектра. У складах сигнальних вогнів не можна вживати окислювачі, які змінювали б забарвлення полум'я, наприклад, в склади червоного, зеленого і синього вогнів не можна вводити солі натрію [5].

Надзвичайно важливо також, щоб окислювач забезпечував необхідну швидкість горіння складу.

Властивості найбільш важливих окислювачів, використовуваних в піротехніці, наведені в таблиці 1.1 [1].

Таблиця 1.1 Властивості найбільш важливих піротехнічних окислювачів

Найменування окислювача

Формула

Моле-куляр-ний вага

Теплота образо-вания, кал

Темпера-тура плавлення t пл, ° С

Температура розкладання t разл, ° С

Примітка

Хлорат калію

KClO 3

122,56

89,6

357

364


Хлорат барію

Ba (ClO 3) 2 · H 2 O

322,29

173,9

-

300


Хлорат натрію

NaClO 3

106,46

82,3

255

350

Гігроско-пічен

Перхлорат калію

KClO 4

138,56

112,0

610

420

Плавиться з розкладанням

Перхлорат барію

Ba (ClO 4) 2

336,29

210,2

505

-


Нітрат калію

KNO 3

101,10

118,8

337

400


Нітрат натрію

NaNO 3

85,00

112,1

312

-

Гігроско-пічен

Нітрат барію

Ba (NO 3) 2

261,39

238,2

593

вище t пл


Нітрат стронцію

Sr (NO 3) 2

211,62

234,4

645

-

Гігроско-пічен

Перекис барію

BaO 2

169,37

151,7

-

795


Двоокис марганцю

MnO 2

86,93

125,4

плавиться з розкладанням при 530 ° С


Перманганат калію

KMnO 4

158,03

194,2

-

200


1.2.2 Горючі речовини

До неорганічних пальним у вигляді солей, застосовуємо и м в піротехніці, належать сірчисті сполуки сурми та миш'яку [2].

Сірчиста сурма, або антимоній Sb 2 S 3 (молекулярна вага 339,8) відрізняється сильною відновної здатністю. У суміші з окислювачами, наприклад з бертолетової сіллю, сірчиста сурма підриває від незначних зовнішніх впливів [2].

Антимоній - темно-сірий порошок, застосовується для складів, чутливих до зовнішніх впливів, наприклад для терткової складів, займистих від тертя [2].

Антимоній зустрічається в природі у вигляді мінералу - «сурьмяного блиску» Sb 2 S 3. При горінні антимоній перетворюється на сурм'янистий ангідрид з виділенням сірчистого газу. Реакція протікає за схемою [2]:

2 Sb 2 S 3 + 9 O 2 = 2 Sb 2 O 3 + 6 SO 2. (1.23)

1.2.3 Цветнопламенние добавки

Для фарбування полум'я в склади вводять сполуки деяких металів. При високій температурі, що розвивається при горінні складів, з'єднання металів частково або повністю дисоціюють і, перейшовши в пароподібний стан, дають спектр випромінювання. Кожен метал дає спектр особливого, характерного для нього кольори [1].

У тих випадках, коли застосовуються для фарбування полум'я з'єднання не беруть участь у реакції горіння піротехнічного складу, вони називаються цветнопламеннимі добавками [1].

Атоми натрію дають полум'я жовтого кольору; сполуки стронцію, цезію, рубідію і атоми літію дають полум'я червоного кольору (практично застосовуються тільки сполуки стронцію, застосування інших обмежено через високу вартість) [5].

З'єднання барію і атоми талію дають полум'я зеленого кольору (практичне значення мають лише перші) [5].

Полум'я синього кольору виходить при світінні сполук міді, головним чином, Монохлорид міді CuCl. Полум'я рожевого кольору дають з'єднання кальцію [5].

Щавлевокислий натрій, або оксалат натрію Na 2 C 2 O 4 (молекулярна вага 134) біла кристалічна негігроскопічні і нерозчинна у воді речовина, дає жовте полум'я; здебільшого вживається в хлоратниє складах. Недоліком цієї солі є її отруйність [5].

Дешева сіль натрію хлористий натрій (кухонна сіль) NaCl не застосовується в піротехніці через велику гігроскопічність [5].

Кріоліт 3 NaF • AlF 3 (молекулярна вага 125,97) являє собою мінерал, негігроскопічен, забарвлює полум'я у жовтий колір [5].

Щавлевокислий стронцій, або оксалат стронцію SrC 2 O 4 (молекулярна вага 175,6) являє собою дрібнокристалічний порошок білого кольору, він негігроскопічен і не розчиняється у воді. Щавлевокислий стронцій дає хорошу червоне забарвлення полум'я, але менш яскраву, ніж нітрат стронцію [5].

Карбонат стронцію SrCO 3 (молекулярна вага 147,6) розчиняється у воді, негігроскопічен, забарвлює полум'я в червоний колір, але менш яскравий, ніж колір полум'я, що отримується від оксалата і нітрату стронцію. Однак через порівняну дешевизну він застосовується у складах червоного вогню [5].

Карбонат барію BaCO 3 (молекулярна вага 197,4) прозорі кристали, майже нерозчинні у воді. У хлоратниє складах карбонат барію може бути використаний для фарбування полум'я в зелений колір [5].

Для забарвлення полум'я в синій колір застосовуються деякі солі міді, наприклад, карбонат міді CuCO 3; він являє собою светлозеление кристали, нерозчинні у воді. У піротехніці застосовуються також сполуки міді, що зустрічаються в природі: малахіт CuCO 3 · Cu (OH) 2, гірська синь 2 CuCO 3 · Cu (OH) 2 і др.Медние солі отруйні. Вони застосовуються переважно в складах, що містять хлорат калію [5].

Одним з поширених мідних сполук є мідний купорос CuSO 4, т. е. сірчанокисла мідь. Цю сіль не можна застосовувати у складах: вона має кислу реакцію і в суміші з бертолетової сіллю може викликати самозаймання Мідний купорос може бути використаний тільки спільно з аміаком, з яким CuSO 4 утворює складні сполуки [5].

Для отримання рожевого вогню можна користуватися солями кальцію.

Карбонат кальцію, або крейда, CaCO 3, (молекулярна вага 100,0) утворює природні поклади і є порівняно дешевим продуктом. Іноді крейдою замінюють більш дорогі солі стронцію; крейда забарвлює полум'я в рожевий колір [5].

Для посилення кольору полум'я або для зменшення температури і швидкості горіння складу і для деяких інших цілей можуть застосовуватися різні добавки до складів.

Іноді, щоб отримати густий і чистий колір полум'я, в склади додають хлористі солі або органічні сполуки, що містять хлор. Їх дія полягає у виділенні вільного хлору при розкладанні цих сполук в умовах горіння складу. Вирізняється хлор може реагувати з офарблюють полум'я металами з утворенням їх хлористоводневої солей, які і покращують забарвлення полум'я. В якості таких з'єднань неорганічного походження можуть виступати хлорид ртуті (І), хлорид свинцю (ІІ), хлорид амонію, а також металеві тирса для отримання іскріння при горінні складів [5].

Хлорид ртуті (І) або каломель Hg 2 Cl 2 (молекулярна вага 472,1) - білий, дрібнокристалічний порошок, дуже отруйний. На світлі каломель розкладається, виділяючи хлор, при цьому сіль спочатку жовтіє, а потім чорніє, тому її слід зберігати в посуді з темного скла. Зазвичай каломель додається до сигнальних складам [5].

Хлорид свинцю (ІІ) PbCl 2 менш небезпечний і менш доріг, ніж каломель; хлорид свинцю негігроскопічен, може вживатися у складах для поліпшення кольору полум'я [5].

Хлорид амонію або нашатир NH 4 Cl - Білий кристалічний порошок, що уповільнює горіння складів, але значно підсилює густоту забарвлення полум'я. Недоліком нашатирю є його гігроскопічність, що перешкоджає довгому зберіганню тих складів, в які він входить [5].

Для отримання іскріння при горінні складів в піротехніці застосовуються залізні, сталеві, чавунні та інші металеві тирса. Розпечені тирса викидаються з виробу і згорають в повітрі. Колір іскор залежить від властивостей металу. Сталеві тирсу дають білі іскри, тирса цинку - блакитні. Тирса легко піддаються окисленню, тому перед введенням до складу рекомендується їх ворон, нагріваючи з лляною олією [1].

Короткий огляд використовуваних в піротехніці неорганічних солей із зазначенням їх функцій у складі піротехнічних сумішей наведено в Додатку А.

Таким чином, вибір компонентів піротехнічних складів залежить від ряду чинників:

  • призначення піротехнічного виробу, фарбування полум'я та інших необхідних піротехнічних ефектів;

  • хімічної стабільного отриманого складу;

  • фізико-хімічних властивостей і чистоти застосовуваних сполук;

  • вартості використовуваних в піротехнічних сумішах компонентів;

  • вимог техніки безпеки.

2 Експериментальна частина

У експериментальної частини курсової роботи поставлена ​​задача виготовлення піротехнічного складу на основі неорганічних солей для проведення демонстраційного експерименту у вигляді так званого піротехнічного «фонтану».

Піротехнічні «фонтани» є елементи феєрверків, що викидають потік блискучих вогняних іскор. Вироби для отримання «фонтанів» виконані у вигляді нерухомих товстостінних картонних гільз з вузьким жерлом, заповнених бистрогорящімі, динамічними складами (рис. 2.1) [7]. Зазвичай, їх внутрішній діаметр становить від 10 до 50 мм при довжині, що не перевищує 16 калібрів, а для великих виробів - 10-12 калібрів. Великі «фонтани» дають більш довгу і пишну вогняну стрічку, тому в старих джерелах можна зустріти опис навіть 6 - 8 пудових "фонтанів", гільзи яких для надійності обмотували зовні товстої линвою.

Рисунок 2.1 Гільза для виготовлення піротехнічного «фонтана»:

1 - гільза; 2 - шар просіяного глини, 3 - медленногорящая суміш;

4 - основний піротехнічний склад, 5 - шар димного пороху;

Найчастіше для нерухомих «фонтанів», застосовуваних у складних композиціях (наприклад, водоспадів, каскадів або дерев), використовуються гільзи калібром 17-20 мм і довжиною 20-25 см, з діаметром «шийки» 4-5 мм (1 / 4 калібру ).

Щільно насаджену гільзу (1) спочатку запресовують набойніком із порожнім каналом просіяного глиною (2) на висоту 0,5 калібру. Це робиться, щоб уникнути прогорання жерла.

Для виключення розриву шийки гільзи на початку займання, особливо при використанні сильних складів, поверх глини на 1 калібр набивають медленногорящую суміш (3) типу мелкоіскрістих складів простого вогню (табл. 2.1) [7]. Ще краще використовувати насипання з пороховий м'якоті з подрібненим деревним вугіллям 3:1 (склад 1 452), який до того ж полегшує запалювання [7].

Склади для "фонтанів" бувають іскристі і полум'яні (табл. 2.1 - 2.5)

Таблиця 2.1 Склади "фонтанів" простого іскристого вогню

Номер складу

Процентне співвідношення компонентів складу,%


KNO 3

S

Вугілля деревне дрібний

Вугілля деревне великий

Sb

Деревні тирса

Фарфор

1452

56

9

35





1453

50

9

41





1454

57

7

36





1455

66

5

29





1456

63

10

27





1457

61

12

27





1458

63

12

25





1459

67

25

8





1460

55

14


31




1461

22

22

56





1462

62

17

21





1463

63

18




19


1464

57

14

29





1465

60

15


25




1466

83

9

8





1467

49

27

18


6



1468

64

30

4


2



1469

55

9

9

27




1470

40

7

33

20




1471

55

9

9




27

1472

63

12

6

6



19

Таблиця 2. 2 Склади "фонтанів" діамантового вогню

Номер складу

Процентне співвідношення компонентів складу,%


KNO 3

S

Вугілля деревне дрібний

Вугілля деревне великий

Залізні ошурки

KClO 4

Сажа

1473

48

4

24


24



1474

56

20

4


20



1475

52

16

11


21



1476

45

7

8


40



1477

47

11

21


21



1478

49

8

8


35



1479

70

15

5


10



1480

42

7

7


44



1481

38

6

6


50



1482

17

11



72



1483

70

4

6


20



1484

54

15


19

12



1485

8

6

14


33

33

6

1486

58

12

13


18



1487

65

8

11


16



1488

61

13

8


18



1489

75


17


8



1490

62


15


23



Таблиця 2. 3 Склади "фонтанів" подвійного червоного вогню

Номер складу

Процентне співвідношення компонентів складу,%


KNO3

KClO4

Sr (NO3) 2

SrC 2 O 4

S

Sb2S3

вугілля деревне дрібний

сажа

1501

43

13

14


16

3

7

4

1502


65


11

22


2


1503

11

45


22

22




1504

67




16



17

1505

70




25


5


Таблиця 2. 4 Склади "фонтанів" подвійного жовтого вогню

Номер складу

Процентне співвідношення компонентів складу,%


KNO3

KClO4

Na (NO3) 2

NaC 2 O 4

S

Sb2S3

вугілля деревне дрібний

1507

17


54


12

14

3

1508


65


11

22


2

1509

69



4

15

8

4

Таблиця 2. 5 Склади "фонтанів" подвійного блакитного вогню

Номер складу

Процентне співвідношення компонентів складу,%


KNO 3

KClO 4

S

Вугілля деревне дрібний

Деревна тирса

Zn (тирса)

Малахіт

Гірська синь

Лак-Тоза

1512


67

22





11


1513


38




57



5

1514

39



16


45




1515

42


29

4


25




1516

53



7


40




1517


63

26




11



1518


53

34





13


1519

50



6

6

38




1520

33



33


34




Запресовують фонтанні гільзи піротехнічними сумішами в спеціальних формах. Щоб основний склад (4), що містить крупинки вугілля або металеві тирса, не розшаровується, засинають і забивають суміш малими порціями: не більше 1 калібру запресованої суміші. А щоб «фонтан» закінчувався пострілом, поверх робочого складу всипають 1 калібр зерненой димного пороху (5). Врешті вставляють паперову пробку на клею товщиною в 1 калібр або забивають глину (2) і обклеюють паперовим гуртком.

Готовий виріб обережно знімають зі стрижня, щоб не розтрусити глину і вставляють в канал шийки складений стопін до упору, а потім фіксують його підмазкою або просто ниткою.

Прості мелкоіскрістие суміші, що дають при горінні рожевий шлейф, готують, розбавляючи порохову м'якоть деревним вугіллям (склади 1452-1458).

Склад 1452 і сильніша суміш 1457 володіють помітним реактивною дією і навіть іноді застосовуються для малорухомих "фонтанів". Подібна піротехнічна композиція (склад 1464) використовується в фонтанних гільзах для «гранатний ігри».

Навпаки, порохові склади з підвищеним вмістом сірки використовуються в «фонтанах» з блакитним полум'яної стрічкою (склад 1459). Ще яскравіше, чистіше і повільніше згоряють аналогічні фонтанні суміші, що включають подрібнену сурму (склади 1467 і 1468).

Більш яскраво виглядають іскрообільние «фонтани», що містять крупинки (1 - 3 мм) деревного вугілля (склади 1460, 1465, 1469 і 1470). Залежно від природи вугілля і ступеня його дроблення полум'я цих складів відрізняється. Так, вугілля з м'якої деревини дає блискучі, швидко затухаючі іскорки, тоді як з твердих порід виробляє довго гарячі, але більш темні іскри.

Фонтанні суміші з невисоким вмістом заліза 8-12% отримали назву «полубрілліантових» (склади 1479, 1484 і 1489). Для кращого ефекту в ці композиції додатково вводиться великий деревне вугілля, в результаті чого у вогняному шлейфі з'являються іскри різного забарвлення (склад 1484) . Іноді подібні склади називають «з подвійним променем». Полубрілліантовая суміш 1479 широко застосовується для "фонтанів" середньої сили і дає світле, іскристе полум'я.

На жаль, діамантові склади без шкоди якості зазвичай зберігаються не більше тижня через окислення заліза нітратами. Після цього «фонтани! на їх основі набувають малопривабливий, темний, іскристий шлейф.

Діамантові склади практично не містять бертолетову сіль (в кращому разі її комбінують з селітрою), так і суто хлоратниє суміші дають меншу температуру згоряння, і тирсу вуглецевого залоза не встигають досить розжаритися.

У технології кольорових "фонтанів" широко використовуються склади подвійного і полум'яного вогню (табл. 2.3-2.5).

Склад 1501 виробляє яскраве, червоно-рожеве полум'я середньої сили і може застосовуватися для малорухомих фігур. Фонтанна суміш 1502 згорає червоним вогнем з помаранчевим відтінком.

Склад 1504 в «фонтанах» згорає червонуватим полум'ям з активним зорепадом і нагадує діамантову суміш, на відміну від якої зберігається необмежено довго. Подібний склад 1505 містить більше сірки, але він слабкіший і дає червонувато-біле полум'я.

Фонтанні суміші подвійного жовтого вогню представлені складами 1507-1509 середньої сили. Вони мають яскраве забарвлення як за рахунок вмісту сульфіду сурми (III) (склади 1507, 1509), і які виникають галогенідів (склад 1 508), що роблять жовте полум'я чистим і блискучим.

Композиція з нітратом натрію (склад 1507) утворює найбільш насичену жовте забарвлення вогню, але вона гігроскопічна і довго не зберігається. Легкозаймистий складу 1508 з бертолетової сіллю вельми вибухонебезпечний у виробництві і вимагає дуже акуратного змішування компонентів.

Найбільш широко застосовуються фонтанні склади подвійного вогню блакитних тонів. Досить яскраві, світло-блакитні, спокійні «фонтани» дають склади 1512, 1517 і 1518, що містять гірську синь. Їх сила зростає у наведеному порядку з підвищенням вмісту сірки, не дуже впливаючи на забарвлення.

Ефектно виглядають іскристі «фонтани» блакитного вогню з цинковими тирсою. Цей метал згоряє дуже енергійно, тому щоб склади не перетворювалися на чисто полум'яні, вміст цинку в них має бути підвищеним (більше 20%), а самі тирса досить великими (2-4 мм).

Введення деревної тирси в цинковий складу 1519 робить його помітне, іскристе, блакитнувато-червоне полум'я ще більш рясним, дозволяючи застосовувати цю суміш навіть для рухливих "фонтанів", тим більше, що вона непогано зберігається протягом декількох місяців.

На жаль, цинкові суміші в основному погано зберігаються, важко спалахують, у зв'язку з чим вимагають проміжної підсипки і виділяють густий жовтувато-білий дим.

Як найбільш прийнятного піротехнічного складу для постановки демонстраційного експерименту (піротехнічного «фонтану») був обраний склад № 1501 (табл. 2.3), що включає нітрат калію і перхлорат калію в якості окислювачів, нітрат стронцію в якості цветнопламенного окислювача, сірку, сульфід сурми, деревне вугілля та сажу в якості горючих речовин.

3 Техніка безпеки

Всі роботи з піротехнічними складами та виробами дуже небезпечні, тому що легко може виникнути вибух, спалах або пожежа. Тому необхідно суворо дотримуватися правил техніки безпеки, які забезпечують безаварійність робіт.

Для виготовлення складу і спорядження їм піротехнічного виробу проводяться такі операції:

  1. підготовка компонентів (подрібнення, сушіння);

  2. приготування складу (змішання компонентів);

  3. ущільнення і формування складу (пресуванням чи іншим способом);

  4. спорядження їм вироби.

Для нормальної дії складу необхідно, щоб компоненти його були тонко подрібнені і рівномірно змішані. У добре виготовленому складі частки компонентів зазвичай вже невиразні простим оком.

Ущільненням складу досягається уповільнення горіння, зменшення обсягу займаного їм у виробі, і повідомлення складу великої механічної міцності. У більшості виробі склади використовуються в ущільненому (спресованому) вигляді.

Підготовка компонентів найчастіше безпечна, тому що взяті окремо компоненти складів в більшості випадків нечутливі до механічних впливів (удару, тертя) і не мають вибухові властивості.

Однак цього не можна сказати про горючих, розсіяних в повітрі у вигляді пилу. У деяких випадках удар або тертя можуть викликати запалення горючих. Винятком є також окислювачі - перхлорат амонію, нітрат амонію та хлорати металів, які навіть у чистому вигляді без горючих домішок при наявності потужного початкового імпульсу можуть дати вибух.

Суміші окислювачів з горючими, тобто піросостави, чутливі до механічних імпульсів і при ударі або терті може виникнути вибух. Тому приготування і пресування складів, як правило, є небезпечними операціями.

Небезпечними операціями виготовлення піротехнічних складів є також сушка, пресування, набивка складів. При всіх цих операціях склади піддаються тепловим або механічних впливів, що може викликати їх спалах.

Для попередження займання складу необхідно строго дотримуватися наступних основних правил:

  • не допускати забруднення компонентів;

  • інструменти, що стикаються з компонентами і готовим складом, повинні виготовлятися з матеріалів, що не дають іскріння, - алюмінію, бронзи, гуми;

  • не допускати скупчення пилу компонентів;

  • уникати ударів, поштовхів, тертя та інших механічних впливів на суміші та готові склади;

  • точно дотримуватися зазначеної технологічним процесом рецептури складу;

  • носити передбачену спецодяг;

  • не допускати накопичення на робочому місці складів і компонентів понад встановлені норми.

Необхідно вжити всіх заходів, щоб усунути причини, що підвищують чутливість піротехнічних складів і викликають вибух або спалах.

Першою умовою нормальної роботи є ретельне вивчення властивостей тих речовин, з якими доводиться працювати. Грунтуючись на цих властивостях, необхідно виробити правила для роботи з кожним речовиною.

При ручному змішуванні складів, чутливих до механічних впливів, посуд зі змішуються компонентів встановлюється за міцним металевим щитом, які мають оглядові скла і прорізи для рук, а працюючий поміщається по інший бік щита.

Порція змішуються компонентів у жодному разі не повинна перевищувати встановленої норми.

На робочому місці для змішування складів не повинні знаходитися зайві предмети, стіни, стеля та підлога повинні бути гладкими, без щілин і легко піддаватися обмивання (краще всього пів покривати лінолеумом).

Пил від складів, що осідає на поверхні всіх предметів, що знаходяться на робочому столі, необхідно систематично витирати ганчірками, змоченими водою або спиртом. Повне дотримання чистоти в робочих приміщеннях сприяє безпеці роботи.

Під час роботи біля столу не повинні перебувати сторонні особи. Підхід до нього дозволяється лише особам, які безпосередньо виконують там роботу. Двері в приміщеннях повинні бути відкритими, щоб у разі спалаху робітник міг негайно вийти в коридор і закрити двері за собою для локалізації пожежі.

Необхідно носити взуття з м'якими або гумовими підошвами, щоб підошви не виробляли сильного тертя об підлогу. Особливу небезпеку викликає взуття, підбита залізними цвяхами, які можуть дати іскру від тертя по кам'яній підлозі і запалити осів на ньому пил або прокидається склад.

При експлуатації піротехнічних виробів слід дотримуватися наступних правил техніки виробів:

  • не допускається запускати вироби з рук або нахилятися над ними;

  • не допускається направляти вироби на людей;

  • не допускається піддавати вироби механічних впливів;

  • не допускається запускати і зберігати піротехнічні вироби у районі від нагрівальних та електроприладів та відкритого вогню;

  • не допускається підходити до відмовив виробом протягом 5 хвилин.

При виготовленні піроехніческой суміші слід дотримуватися відповідних правил роботи з реактивами, так як практично всі використовувані в піротехніці речовини є в тій чи іншій мірі токсичними для організму людини.

При попаданні сірки, нітрату калію, нітрату стронцію, перхлорату калію, перманганату калію в очі може виникнути механічне подразнення, що переходить в роздратування слизової оболонки, перша допомога - промити проточною водою.

При попаданні на зволожену шкіру перманганату калію можливий хімічний опік, перша допомога - промити водою 5 хвилин, потім змочив 3% розчином перекису водню і обполоснути водою.

При попаданні всередину перерахованих вище речовин можливі випадки від легкого отруєння до летального результату в залежності від характеру речовини і його кількості, прийнятого всередину. Перша допомога - промити шлунок чистою водою і викликати лікаря.

Висновки

У курсовій роботі розглянуті найважливіші неорганічні солі та їх застосування в піротехнічною індустрії, техніці та науці, теоретичні обгрунтування залежності кольору та потужності обраного складу. На підставі проведеного аналізу джерел літератури та виконання експериментальної частини роботи можна зробити наступні висновки:

  • піротехнічний ефект залежить від точної наважки компонентів і ступеня дисперсності частинок складів: чим менше розмір часток, тим яскравіше і яскравіше протікає реакція піротехнічного горіння;

  • найважливішою перевагою піротехнічного «фонтана» є його безпечна демонстрація в приміщеннях, у тому числі хімічних лабораторіях;

  • надання «фонтану» специфічності у забарвленні його вогню можна досягти комбінуванням компонентів (цветнопламенних добавок);

  • найбільш раціональне застосування «фонтану» в кінці або на початку будь-якого барвистого шоу;

  • ефективність і барвистість «фонтана», а також такі параметри, як час світіння і розмір іскор визначаються властивостями використовуваних компонентів;

  • оптимальний вибір «фонтану» залежить від хімічної природи речовин та умов їх отримання.

Дана курсова робота є узагальненим матеріалом, що визначає основні області застосування піротехнічних виробів, їх класифікацію, способи виготовлення, а також запобіжні заходи при роботі з ними. Актуальність роботи полягає в широкому застосуванні піротехнічних виробів у повсякденному житті: дотримання вимог техніки безпеки при їх виготовленні є гарантією уникнення нещасних випадків при їх використанні.

Список літератури

  1. Фрейман А. А. Короткий курс піротехніки. М., Оборонгіз, 1940. - 148 с.

  2. Андрєєв К. К. Термічне розкладання і горіння ВВ. М., «Наука», 1966, 2-е вид. - 256 с.

  3. Демидов П. Г. Горіння і властивості горючих речовин. М., Изд-во МКХ РРФСР, 1961. - 378 с.

  4. Гетерогенне горіння. СБ статей. Перши. з англ. Під ред. В. А. Іллінського та І. М. Садовського. М., «Мир», 1967. - 472 с.

  5. Шидловський А. А. Основи піротехніки. М., «Машинобудування», 1973, 4-е вид. - 280 с.

  6. Шумахер І. Перхлорати, їх властивості, виробництво і застосування. М., Хіміздат, 1963. - 184 с

  7. Чувурін A. B. Цікава піротехніка: Феєрверк своїми руками; В 2 ч. Ч.2 - X.: Основа, 2003. - 364 с.

Додаток А

Хімічні формули.

Піротехнічні склади, використовують величезну кількість різних хімічних речовин. Тут дані формули більшості використовуваних хімічних речовин, а також короткий опис їх використання в піротехніці.

Деякі хімічні речовини мають змінний склад, отже, важко визначити їх точну хімічну формулу. Якщо хімічна формула не відома, альтернативна назва буде в квадратних дужках.

  • Амонію хлорид [NH 4 Cl].

  • Амонію дихромат [(NH 4) Cr 2 O 7].

  • Амонію перхлорат [NH 4 ClO 4],

  • Сурми сульфід [Sb 2 S 3].

  • Барію карбонат [BaCO 3].

  • Барію хлорат [Ba (ClO 3) 2].

  • Барію хлорид [BaCl 2]

  • Барію нітрат [Ba (NO 3) 2].

  • Бентоніт [NaAlSiO 4].

  • Барію сульфат [BaSO 4].

  • Борна кислота [H 3 ВО 3].

  • Кальцію карбонат [CaCO 3].

  • Цезію алюмосульфат [CsAl (SO 4) 2].

  • Цезію хлорид [CsCl].

  • Міді карбонат [CuCO 3 · З u (ОН)].

  • Міді оксихлорид [3С u Про · З u С1 2 · 4Н 2 0] - [Cu 4 H 8 O 7 CI 2].

  • Міді сульфат [CuSO 4].

  • Калію карбонат [K 2 CO 3].

  • Калію хлорат [KClO 3].

  • Калію хлорид [KCl].

  • Калію біхромат [К 2 Cr 2 О 7].

  • Калію феррицианида [К 3 Fe (CN) 6].

  • Калію нітрат [KNO 3].

  • Калію перхлорат [KClO 4].

  • Калію перманганат [KMnO 4].

  • Натрію бікарбонат [NaHCO 3].

  • Натрію хлорат [NaClO 3].

  • Натрію оксалат [Na 2 C 2 O 4].

  • Натрію силікат (рідке скло). [NaSiO 3 · NaOH]

  • Натрію гексафторалюмінат (кріоліт) [3 NaF · AlF] - (Na 3 [AlF 4]).

  • Стронцію карбонат [SrCO 3].

  • Стронцію нітрат [Sr (NO 3) 2].

  • Стронцію сульфат [SrSO 4].

  • Барію фторид [BaF 2].

  • Стронцію оксалат [SrC 2 O 4].

  • Феросиліцій [Fe / Si].

  • Амонію хлорид, [NH 4 Cl]. Підсилює колір (66% вміст хлору).

  • Амонію перхлорат, [NH 4 ClO 4]. Окислювач, підсилює колір (30% вміст хлору).

  • Сурми сульфід, [Sb 2 S 3]. Неорганічне пальне, генератор кольору (білий), посилює ефект блиску.

  • Миш'яку дисульфід (реальгар), [As 4 S 4]. Неорганічне пальне, димоутворювальною пальне, генератор кольору (білий).

  • Миш'яку трисульфід (ауріпігмент), [As 2 S 3]. Неорганічне пальне, димоутворювальною пальне, генератор кольору (білий)

  • Барію карбонат, [BaCO 3]. Генератор кольору (зелений), нейтралізатор кислот.

  • * Барію хлорат, [Ba (ClO 3) 2]. Окислювач, генератор кольору (зелений).

  • Барію хлорид, [вас l 2] Генератор кольору (зелений), підсилює колір (22% вміст хлору).

  • Барію хромат, [BaCrO 4]. Окислювач, генератор кольору (зелений).

  • Барію фторид, [BaF 2]. Генератор кольору (зелений).

  • Барію нітрат, [Ba (NO 3) 2]. Окислювач, генератор кольору (зелений).

  • Барію оксалат, [BaC 2 О 4 · Н 2 О]. Генератор кольору (зелений).

  • Чорний порох, [KN О 3 / C / S]. Вибухова в-во для підйому в повітря зарядів, розриву зарядів, компонент деяких складів для зірок.

  • Бура, [Na 2 B 4 O 7]. Модифікатор швидкості горіння. Генератор кольору (жовтого).

  • Борна кислота, [H 3 ВО 3], нейтралізатор підстав.

  • Кальцію карбонат, [CaCO 3]. Генератор кольору (помаранчевий).

  • Кальцію силицид, [CaSi]. Неорганічне пальне, прискорює займання (виробляє шлакообразованіе), джерело іскор (жовто-білі).

  • Кальцію сульфат, [CaSO 4]. Окислювач, генератор кольору (помаранчевий).

  • Міді (II) ацетоарсеніт, [CuO · 3 As 2 O 3 · Cu (C 2 H 3 O 3) 2]. Генератор кольори (блакитний).

  • Міді (II) карбонат, [CuCO 3 · Cu (OH) 2]. Генератор кольори (блакитний).

  • Міді (I) хлорид, [CuCl]. Генератор (носій) кольору (блакитного), підсилює колір (36% вміст хлору).

  • Мідь (II) оксихлорид, [змінний склад (не обов'язково): [3 CuO · CuCl 2 · 3Н 2 0], [С u 2 (0Н) 2 Cl], CuCl 2 · 3 Cu (OH) 3], [3 CuO · CuCl 2 · 4 H 2 O]. Генератор кольори (блакитний), підсилює колір (18% вміст хлору).

  • Діатоміт, [SiO 2 К 2 О, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, CaO]. Абсорбент, модифікатор швидкості горіння.

  • Каолін, [H 2 Al 2 Si 2 О 8]. Неорганічне димоутворювальною пальне.

  • Калію нітрат, [KNO 3]. Окислювач.

  • Калію перхлорат, [KClO 4]. Окислювач.

  • Калію сульфат, [К 2 SO 4]. Окислювач.

  • Пісок, [SiO 2]. Модифікатор швидкості горіння.

    • Натрію алюмофторід, [3 NaF · AlF 3]. Генератор кольору (жовтого).

    • Натрію бікарбонат, [NaHCO 3]. Підсилює ефект блиску, нейтралізатор кислот, генератор кольору (жовтого).

    • Натрію алюмосилікат, [3 NaAlSiO 4]. Генератор кольору (жовтого). Натрію нітрат, [NaNO 3]. Окислювач, генератор кольору (жовтого).

    • Натрію оксалат, [Na 2 З 2 О 4]. Генератор кольору (жовтого), підсилює ефект блиску.

    • Натрію сульфат, [Na 2 SO 4]. Окислювач, генератор кольору (жовтого).

    • Стронцію карбонат, [SrCO 3]. Нейтралізатор кислот, генератор кольору (червоного).

    • Стронцію хромат, [SrCrO 4]. Окислювач, каталізатор ракетних палив, генератор кольору (червоного).

    • Стронцію нітрат, [Sr (NO 3) 2]. Окислювач, генератор кольору (червоного).

    • Стронцію оксалат, [SrC 2 О 4 · Н 2 О]. Генератор кольору (червоного).

    • Стронцію сульфат, [SrSO 4]. Окислювач, генератор кольору (червоного).

    * - Сполуки, які є небезпечними у використанні.

    Додати в блог або на сайт

    Цей текст може містити помилки.

    Хімія | Курсова
    294.4кб. | скачати


    Схожі роботи:
    НЕОРГАНІЧНІ КИСЛОТИ ЛУГИ І СОЛІ
    Неорганічні теплоізоляційні матеріали
    Неорганічні матеріали - скло кераміка
    Вуглець і його основні неорганічні сполуки
    Неорганічні сполуки Основні закони хімії та їх наслідки
    Солі 2
    Солі
    Видобуток кухонної солі
    Фосфатна кислота та її солі
    © Усі права захищені
    написати до нас