Смесей цветного пламени

Принципы разработки

 

Для получения пламени, ярко окрашенного в один из цветов видимого спектра, необходимо использовать излучение атомов или молекул, способ­ных испускать кванты только в узких областях энергии (спектра). Более крупные частицы в горячей зоне пламени должны отсутствовать (или полу­чаться в минимальном количестве). Отсюда следует общий принцип - со­став цветного пламени должен представлять сочетание смеси, горящей в видимом диапазоне бесцветным пламенем, и добавки, выделяющей приданной температуре атомы или молекулы-излучатели. Энергия горения должна быть достаточной для возбуждения излучателя (на практике не ме­нее 3,5 кДж/г смеси). Общее количество дыма при горении может быть ве­лико, - главное, чтобы твердые частицы отсутствовали именно в горячей

    зоне пламени.

Рассмотрим способы получения конкретных цветов пламени.

Красное пламя. Возбужденные атомы лития испускают яркий красный

(671 нм) и оранжевый (610нм) свет в виде узких спектральных полос. Од­нако в пиротехнике литий практически не используется из-за относительно высокой стоимости его соединений; кроме того, все литиевые соли важ­нейших кислот-окислителей чрезвычайно гигроскопичны. Главный излуча­тель красного цвета пламени в пиротехнических смесях - монохлорид

стронция SrCI. Эти частицы в результате термического возбуждения испускают кванты света с длиной волны 636, 648, 661, 674, 688 нм. Другие со­единения стронция - оксид, а также монофторид и монобромид не дают ин­тенсивного и чистого красного излучения в пламени.

Монохлорид стронция образуется в пламени по реакциям, уравнение которых[w8]:

 

 

 Эти процессы могут протекать только при недостатке кислорода. Оксид стронция образуется при разложении нитрата, карбоната ~и ок~алата[w9], ис­пользуемых обычно в пиросмесях. Дихлорид стронция по гигроскопично­сти сравним с хлоридом кальция и в смесях не применяется. Поэтому по­следняя из реакций маловероятна. Источником хлора в пиросмесях служитоб~IЧНО XJlOp~T калия I\СlOз,[w10] перхлорат калия КСlO4 или аммонияN1i4C104, а- ~акже хлорорганические- соединения. Из последних наиболее

 

доступен и безопасен (не дает летучих ядовитых паров) перхлорвинил в ви­де опилок (порошка).

Таким образом, составы,:красного ОГНЯ'"-ДGЛЖНЫ содержать, кроме окис' лителя и горючего, соедине~J1е стронция (окислителем может быть нитрат стронция) и источник хлора.:Лламя таких составов должно быть восстано: вительным, т. е. смеси содержат избыток "Горючего. Чистота цвета пламени; вычисляемая по формуле:

достигает 80 %. Это означает, что интенсивность Е62О.760нм красного света составляет 80 % от интенсивности Е4О0-760н" всего видимого излучения пи­росмеси.

Желтое lUIамя. Желтый излучатель наиболее доступен. Им являются возбужденные атомы натрия, испускающие кванты света с ДЛИНОЙ волны 589 нм. Выше 10000[w11] С большинство соединений натрия легко диссоциирует, и в пламени появляется линейчатый спектр излучения атомарного металла. В крупных городах улицы вечером освещают желтые натриевые лампbI, в которых пары металла возбуждаются электрическим разрядом. Желтое lUIамя[w12] 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, вычисляемая по формуле:

 

достигает 80 %. В присутствии галогенов желтое излучение натрия ослаб­ляется, что полезно для составов красного и зеленого пламени.

Зеленое lUIамя. Зеленый свет испускают возбужденные атомы таллия

(535 нм), соединения бария, бора и меди. Однако соединения таллия чрез­

вычайно ядовиты, бор дает обычно малоинтенсивную окраску, дигалогени­ды меди с зелеными полосами в сп~ктр~и-сnyскания достаточно гигроско­пичны и несовместимы с более активными металлами (горючими икорпусами изделий). Оксид§ария, его,фторид и бромид содержат в спектреисnyскания МНОГо желтых полос. Наиболее эффективный излучатель - мо­

нохлорид бариt-ВаСI'(спекf].аЛьны,~- пgч.о.sы излучения при 524, 523, 514"

5 f3.им). Pe-aIЩИИ ПО.lIyЧеНИЯ""'В-:пламени' ВаС\ те же, что и в ёлучае монохло-'/

рида стронция' (tM. iiЫше). Поскольку; в., отлиЧие от стронция; мЗлогигро-: скопичным является не только нитрат бария, но и его хлорат, раньше были.

популярны составы на основе Ва(СlOзЪ'--Н2(,} Но такие составы обладают вы_окойй чувствительностью к м.еханическим воздействиям, поэтому в на­стоящее время они не производятся. Пользуясь таблицами 1 и 2, вы можетесами сравнить по степени опасности хлорат бария с бертолетовой солью.

Общие принципы создания С9ставов зеленого lUIамени те же, что и для: красного.- наличие.В смеси И'СТО'lника бария и хлора, недостаток окислите.;

 

ля. Чистота цвета составов зеленого пламени может достигать 80 %.

Сине~ nламя.~, В O-ТЩf'...!Ш: от рассмотренных выше цветов, синее пламя

'и'меет Н-ев'ысокую чист~ интенсивность - оптимальные излучатели си­него спектра не найдень'ГеИний цвет излучают возбужденные атомы индия(451 нм), 'сине-зеленый цвет придают пламени соединения цинка, сине­фиолетовый - соединения рубидиЯ и галлия. Однако индий и галлий - ред­кие металлы, а излучатели на основе цинка малоинтенсивны. В современ­ной пиротехнике синее пламя получают, используя в качестве излучателямолекулы монохлорида меди CuCI (спектральные полосы излучения при429, 442, 476, 485, 488 нм). Монохлорид меди испускает кванты в синейчасти 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) сдобавкой моноХ:Лорида меди (несколько процентов по массе). Чистота цветане превыаетT 30 %. Ранее для получения синего пламени использовали го­рючую смесь хлората калия с серой и ] 5-20 % малахита. В такой смеси сераобеспечивает выделение свободного хлора по реакции:

 

После расчетов приготовьте объединенную смесь, в которой примерно 2/3 горючего расходуется по реакции (27). Горючего в смеси должно быть на ] 5-20 % больше по сравнению со с-rёхиометрическим количеством. Перед

. приготовлением смеси обязательно пр§верьте древесный уголь на отсутст­

   : вие окраски пламени. Смесь, составленная по уравнению (27), должна го­

реть слабо-фиолетовым пламенем. В npottecce, горения такой смеси в пла­мени присутствует хлор, образующийся по реакции, аналогичной (26). Дляфейерверков, используемых в помещении, серу замените сахаром(C12H120II) или смесью сахара с крахмалом с соответствующим перерасче­том.

Внимание! Даже если вы пользуетесь не хлоратом, а перхлоратом калия, не перетирайте его совместно ни с какими горючими веществами! Смеси на основе хлората калия (бертолетовой соли) очень чувствительны к механи­ческим воздействиям. Кроме того, при длительном хранении смеси, содер­жащей хлорат и серу, возможно ее самовоспламенение. Например, в Анг­лии использование совместных смесей хлоратов и серы без разбавляюшихи стабилизирующих добавок запрещено с 1894 г.

 

 

Для цветовых составов, используемых в светлое время, а также для звездочек, поднимаемых ракетами на относительно большую высоту, сле­дует использовать смеси, дающие более яркое цветное пламя. Такие смесисодержат порошок магния или его сплава с алюминием. В качестве источ­ника хлора и окислителя используются хлорорганические соединения:

 

Уравнение (30) составлено для перхлорвинила, который может быть досту­пен в виде порошка или смолы. Возможно использование полихлорвинила (поливинилхлорид ПВХ). Хотя гексахлорбензол и гексахлорэтан дают бо­лее чистый цвет, использовать их нежелательно из-за ядовитости и легкогоиспарения. Объединенную смесь готовят так, чтобы примерно 2/3 магниярасходовалось по реакции (29). Количество нитрата бария надо уменьшитьпо сравнению со стехиометрическим на 15-20 %. Эта смесь зажигается го­раздо труднее, чем перхлоратная,,- для звездочек по надобятся переходныезажигательные составы.

Совершенно аналогично зеленым FOтовят. составы красного пламени. Следует только учесть несколько больШую гигроскопичность нитрата стронция. Обычно чистота цвета красного f1)Jамени получается выше, чем

~ зелеН(~г,? НИтр(iТЫ cТpO.н-ц~ и- б'ар~.r10жн~j'амени-ть и~ оксалатами ИЛ!,

. карбонатами, но не хлоридами, так как последние образуют кристаллогид­

раты. В уравнениях 29-32 не приведены,промежуточные реакции образова­ния цветоизлучающих,мо"охJiёipид'9..iГ'Э:Ги уравнения используют Пр6ЖДевсего для расчета массовых соотношений"компонентов.

Правила создания составов синего пламени описаны выше.

При необходимости замеJUJИТЬ горение.Co~TaBOB красного, зеленого и

: синего пламени удобно использовать неболь~~едобавки хлорида аммония

[w13]

 

(29) (30)

 

[w1]Это кусочек текста §1. На определение должна быть ссылка: откуда это взято! По поводу оформления ссылок посмотри работу Соломанникова

[w2]Должна быть ссылка откуда это определение

[w3]Откуда определение?

[w4] Обязательно нужно сослаться на автора. Ведь это же не твоя практика!!!

[w5]Я думаю, что эти данные нужно привести в приложении твоей работы

[w6]Такие обороты используют при написании научно-популярной литературы. Ты пишешь Реферат. Ты не объясняешь материал, а разобравшись в нем, демонстрируешь насколько хорошо ты освоил данный вопрос. Вместо «нам необходимо использовать» должно быть используют

[w7]Общие выводы делаются к главе.

[w8]Должны быть уравнения

[w9]При сканировании некоторые буквы могут изменяться!!! Проверь по тексту, что должно быть на месте пропуска!!!

[w10]Исправить!!!

[w11]Такой температуры быть не может!

[w12]В таком виде неприлично сдавать работу

[w13]Эту часть я не читала. Костя, испавь и внеси свою лепту в этот текст!!!