Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №7

Проволоку покрывать смесью лучше в два приема. Обмакните и сушите ее в течение 0,5–1 часа (получается слой смеси до 1 мм). Затем обмакните снова. Общая толщина свечи должна составить 5–6 мм. Сушить свечи надо в вертикальном положении намазанной частью вниз, например втыкая проволоку в закрепленный на полке пластилин. Общее время сушки — не менее суток.

Проверьте после этого срока качество изделий. Если они горят равномерно, хорошо искрят и весь шлак удерживается на проволоке (зажгите свечу в полуметре над расстеленной газетой: на ней не должны появиться прожженные пятна) — можете дарить друзьям ваши искристые свечи.

Правила пользования обычные — не ближе 2 м от елки, бумаги, ваты, не бросайте куда попало только что сгоревшие и тем более горящие свечи.

ЗАНЯТИЕ № 5

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 °C, оранжевое или желтое при 900— 1200 °C 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 SrCl. 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 + 1/2Cl₂ + С = SrCl + CO

SrO + 1/2C₂Cl₆ = SrCI + CO + Cl₂,

2SrO + Cl₂ (изб.) = 2SrCl + O₂,

2SrCl₂ = 2SrCI + Cl₂.