Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №7

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 (SrCl₂) по 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.

Желтый излучатель наиболее доступен. Это, например, возбужденные атомы натрия, испускающие кванты света с длиной волны 589 нм. Выше 1000 °C 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.

Зеленое пламя. Зеленый свет испускают возбужденные атомы таллия (535 нм), соединения бора и меди. Однако наиболее эффективный излучатель — монохлорид бария ВаСl. 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 ВаСl те же, что и в случае монохлорида стронция. Поскольку, в отличие от стронция хлорат бария малогигроскопичен, раньше были популярны составы на основе Вa(Сl₃)₂∙Н₂O. 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 CuCl (спектральные полосы излучения при 429, 442, 476, 485, 488 нм). Монохлорид меди испускает кванты в синей части видимого спектра при температуре не выше 1200 °C 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:

КСlO₃ + S = K₂SO₄ + 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.

ЗАНЯТИЕ № 6

Будем считать, уважаемые читатели, что вы уже достаточно хорошо освоили элементарные теоретические основы пиротехники. (См. предыдущие занятия.) Пора переходить к практическим занятиям. Их основная цель предполагается та же, что в Специализированном учебно-научном центре МГУ и в летней школе "Химера" — изготовить фейерверк самим. А для начала несколько общих замечаний.