Что придает фейерверку желтый цвет

Почему у фейерверков разноцветные огни: взрывная химия

Вспышку цветного пламени пиротехники называют «звездой». Она состоит из смеси топлива, окислителя (для того, чтобы топливо горело), цветообразующих элементов (о них мы поговорим ниже) и связующего вещества (как правило – клея), упакованных в легкий корпус. Калифорнийский пиротехник и инженер-электрик Майк Токстайн рассказал Business Insider, что для орагнизации фаер-шоу требуются дни, а порой и недели – ведь техникам надо выстроить площадку, подвести проводку, настроить внушительное количество аппаратуры – и все это ради нескольких минут зрелищных залпов.

Однако самое важное в данном случае – это цвет пламени:

Красный цвет пламени придает стронций. Раньше его часто добавляли в стекло, из которого потом изготавливали телевизионные экраны, поскольку он блокировал значительную долю излучения. В чистом видел элемент обладает желтоватым цветом, однако пламя его ярко-красное.

Зеленый фейерверк – результат взрыва солей бария. Для этих целей лучше всего подходит нитрат бария, однако его пары ядовиты. Поэтому данное вещество сегодня практически не используется в бытовой пиротехнике, зато его можно встретить в боевых гранатах.

Синий фейерверк – самый сложный. Токштейн в шутку сравнивает его с «единорогом из мира фейерверков» и отмечает, что для получения синего цвета нужна очень точная температура пламени. Все дело в наборе физических и химических ограничений, которые препятствуют данному явлению.

Белое пламя – это алюминий или магний. Эти элементы при горении выделяют невероятно много энергии, и добавляя их к другим смесям можно добиться «осветленного» пламени с легкими, приятными оттенками.

Существует множество других соединений. Так, комбинация меди и стронция даст пурпурный оттенок, а секрет золотых фейерверков – это, как ни странно, углерод.

Сравнительно недавно пиротехники начали применять методику под названием «ореол», когда разные цвета наслаивают друг на друга, разграничивая смеси тонкими промежуточными оболочками внутри снаряда. Таким образом можно создавать иллюзию того, что разноцветные всполохи словно танцуют в небе – выглядит это завораживающе.

Что остается после взрыва? Как правило, до земли в лучшем случае долетает лишь обугленная оболочка из картона. Для зрителей эта часть шоу наименее захватывающая, однако при виде угольков пиротехники ликуют – они знают, что рабочий день подходит к концу.

Источник

Что придает фейерверку желтый цвет

Ниже приведены основные рецепты цветных огней, проверенные автором, и их краткие характеристики. Все рецепты рассчитаны на любительское изготовление с ручным растиранием компонентов, кроме специально оговоренных случаев. Приготовленные в шаровой мельнице, они могут иметь несколько иные свойства (не исключаю, что лучшие), но делать это, имея в распоряжении только одну малопроизводительную мельницу, слишком трудоемко. Отдельно уголь несложно приготовить в мельнице и употреблять именно его или ручного растирания — дело в значительной степени вкуса, мне, как говорилось, нравится искристый шлейф от «ручного» угля. От степени помола угля в некоторой степени зависят свойства смеси в отношении трамбовки — с «шаровым» углем смеси значительно лучше трамбуются, но присутствие металлических порошков может свести это преимущество на нет. Но есть смеси (см. примеры ниже), где от степени дисперсности угля радикально зависит оттенок пламени или другие свойства полученного состава, так что будьте внимательны.

Внимание! Все приведенные далее смеси, особенно с присутствием металлов, пробовать на поджиг только с помощью длинных «каминных» спичек или лучины! Иначе ожог пальцев почти неизбежен.

Вы можете заметить, что в большей части рецептов ниже сумма долей не всегда составляет 100% (даже если указаны именно проценты). Автор давно перестал за этим следить, потому что указание в условных весовых долях для нашей цели гораздо удобнее. Все равно к рецепту, например, для звездок добавляется связующее, а также вода или спирт в очень разных количествах (зависящих от свойств кокретной смеси). Так что обязательное приведение к 100% с пересчетом всех долей оказывается тем более бессмысленным, и только сбивает с толку — рецепт одной и той же смеси для звездок будет выглядеть иначе, чем просто для фонтана. Во избежание такой ситуации сумма долей во многих рецептах к 100% не приводится.

Красный и зеленый (с перхлоратом):

1-й вариант (с серой и углем)

Sr(NO₃)₂ (или Ba(NO₃)₂) — 45%
Перхлорат калия 10%
ПАМ (или магний) 20%
ПВХ 15%
С 5%
S 5%
Замена ПАМ на магний увеличивает чистоту пламени, но звездки с ним труднее зажигаются. Зеленый состав для звездок предпочтительнее замешивать на воде и декстрине, а не на идитоле со спиртом, так оттенок получается ярче и насыщеннее, а звездки прочнее.

2-й вариант (меньше компонентов, но цвет хуже)

Желтый:

NaNO₃ 55%
ПАМ (или магний) 25%
S 10%
C 5%
Магний вместо ПАМ в эту смесь класть можно только в звездки, и с оглядкой, хотя цвет и яркость на высоте. Рассыпчатая смесь с магнием не горит, а вспыхивает, плохо уплотненная может взрываться легче обычного. При этом уплотнить в достаточной степени смесь с крупным порошком магния при формовании звездок труднее, но как раз в звездках оно того стоит.

Оранжевый (с перхлоратом, из красного и желтого) — см. его расчет в предыдущем разделе:

Sr(NO₃)₂ 46%
NaNO₃ 11% (лучше уменьшить до 5-7)
Перхлорат калия 19%
S 21%
C 3%
Al (пудра) 3%
Для звездок лучше аналогичный состав с хлоратом (см. далее).

Голубой (с перхлоратом, очень хорошего цвета):

Перхлорат калия 70%
Уротропин 15%
Медный купорос 15% ( можно заменить на CuO).

Состав замешивать на воде довольно трудно из-за отсуствия нерастворимых наполнителей (см. следующий раздел), потому при формировании звездок в качестве связующего предпочтителен идитол на чистом спирте. Однако, этот состав с медным купоросом в составе звездок хорош как раз при замешивании на воде с декстрином, а так его рекомендуется использовать в составе фонтанов из-за относительно большой интенсивности пламени чистого голубого цвета. А для звездок лучше использовать вариант этого состава с CuCl:

Другой голубой состав (более активный и пригодный и для фонтанов и для звездок) получится, если заменить купорос на монохлорид меди:

Перхлорат калия 65%
Уротропин 15%
CuCl 20%

Если заменить часть перхлората в этих рецептах на азотнокислый стронций, то получится якобы фиолетовый цвет. Правда, в этом составе он довольно блеклый и невыразительный — в хлоратном составе далее фиолетовый получается лучше (хотя там имеются сложности с воспроизводимостью его оттенка).

Голубые составы с перхлоратом, в отличие от других составов, слабо горят утрамбованные и в замкнутом пространстве не дают факела пламени, потому для ракет-форсов не годятся, только для звездок и фонтанов. Говорят, если заменить перхлорат калия на перхлорат аммония, будет получаться более синий оттенок, который составляет наибольшую проблему. Сера и перхлорат склонны к комкованию, потому перемешивать надо растиранием в ступке маленькими порциями совместно все компоненты и очень тщательно. Предварительно перхлорат (как минимум) следует просушить в духовке при 100°, а еще лучше серу и нитраты тоже.

Более активны голубые составы с хлоратом калия, их можно применять в форсах, только следует очень тщательно утрамбовывать.

Белые (осветительные) составы

Белый (осветительный) с нитратом бария

Ba(NO₃)₂ — 66%
ПАМ (или магний) — 24%
Идитол — 10%

Лучше формуется и дольше горит аналогичный состав с перхлоратом (обратите внимание, что металла больше):

Перхлорат калия — 65%
ПАМ (или магний) — 35%
+ 10% идитола.

Оба состава дают яркую белую звездку с ясно видимым бело-искристым шлейфом.

Хлоратные составы цветных огней

При приготовлении составов с хлоратом калия будьте осторожны! Бертолетова соль растирается всегда отдельно от других компонентов, в идеально чистой ступке, прибавляется к смеси последней и смешивается встряхиванием в банке или перемешиванием деревянным шпателем (или просто пальцем) на листе бумаги. Смеси с компонентами, склонными к комкованию (сера), смешивать с легким растиранием обратной стороной чайной ложки на листочке подсушенной бумаги, расположенном на твердом основании.

Бертолетову соль, особенно самостоятельного приготовления, обязательно подсушивать перед смешением! То же самое касается серы и нитратов, которые также подсушиваются отдельно. Хранить готовые смеси предпочтительно в герметичной банке с вложенным пакетиком с силикагелем.

Хлоратные смеси также приводятся в весовых частях, а не процентах.

Красный (с хлоратом) — очень красивый и яркий цвет.

Хлорат калия 33
Нитрат стронция 46
Сера 16
Уголь 3
ПАМ или магний 10-15

Если в красном составе использовать уголь ручного помола, имеющий широкий гранулометрический состав, и специально не слишком заботиться о хорошем перемешивании компонентов, то образуется нечто вроде швермера — звездка, которая при поджигании будет летать и метаться в разные стороны.

Аналогичный зеленый с хлоратом получается хуже, чем перхлоратный состав выше — днем он вообще выглядит блеклым и неинтересным. Зато если в этом зеленом составе увеличить количество угля в 8-10 раз (до 25-30 долей) и отпрессовать полученный состав с декстрином, то получится отличная искристая звездка без определенного цвета (состав приведен ниже).

Желтый (с хлоратом)

Оранжевый (с хлоратом) — приведен состав для звездок, оптимизированный по цвету:

Голубой (с хлоратом)

Хлорат калия 60
CuCl 20
Уротропин 20
Уротропин можно заменить на серу. Напоминаю, что для форса именно голубой состав с хлоратом подходит наилучшим образом. Но наибольший смысл имеет тратить дефицитную бертолетову соль на следующие составы, которые иначе получаются плохо:

Фиолетовый (с хлоратом)

Хлорат калия 47
Нитрат стронция 19
Малахит (основной карбонат меди) 10
CuCl 10
Сера 19
Уголь (пыль) 3
Меняя соотношение между малахитом и хлоридом в последнем составе, можно получать разные оттенки: если вся медь (20 в.ч.) в виде малахита, то оттенок пламени больше малиновый, если в виде хлорида, то пламя больше в голубизну. Оттенок также зависит от степени дисперсности компонентов, в частности, угля: этот и предыдущий составы рассчитаны на самый мелкий уголь «шарового» помола.

Если голубой цвет прекрасно получается и с перхлоратом, то нормальный фиолетовый — у меня выходят только с хлоратом. С перхлоратом он либо слишком голубой (причем невыразительного блеклого оттенка), либо слишком красный и при этом тоже бледноватый. Большинство этих рецептов (исключая голубой и синий) заимствованы из книги Солодовникова [8] и модифицированы по результатам экспериментов. В фиолетовом составе указанный в оригинале малахит частично заменен на хлористую медь — оригинальный цвет мне показался слишком красным. Голубой и синий составы разработаны автором самостоятельно: голубой — на основе перхлоратных оригиналов, синий — на основе фиолетового. Обратите внимание, что обычно рекомендуют составы с медью делать без серы и угля, повышающих температуру пламени (заменяя их на лактозу или связующие в увеличенном количестве: шеллак, камедь, идитол), но у Солодовникова все они базируются на хлорате с серой и иногда углем. Уголь приходится вводить в небольших количествах для лучшей воспламеняемости состава, но его наличие может радикально поменять оттенок пламени (вероятно, из-за изменения его температуры). Для звездок дополнительно (сверх 100%) надо добавить 5-7% декстрина или 3-5% идитола в каждую смесь. Об изготовлении звездок см. далее.

Искристые составы

Собственно говоря, у меня почти все составы, перечисленные выше, с точки зрения канонической пиротехники, являются искристыми. Я так привык к составам на основе самодельного угля, автоматически являющегося источником искр, что не искрящие составы кажутся мне скучными и невыразительными. Здесь же далее перечисляются варианты составов, специально созданные, как источник именно искр. При этом они могут почти не давать пламенного факела, или этот факел будет невелик.

Составы, которые преимущественно употребляются в фонтанах или форсах, из проверенных мной собственноручно, следующие:

Искристый состав (с желтыми искрами):

Селитра 75 в.ч.
Уголь 25 в.ч. (20 в.ч. для фонтанов)
Сера 10 в.ч.
Чугун (порошок) 20 в.ч.
В полученную мякоть с повышенным содержанием угля (ручного растирания) добавляется порошок чугуна (крупинки 0,3-2 мм) до 20-30% по весу (по объему на полторы чайной ложки мякоти половина ложки чугунного порошка).

Искристый состав (с белыми искрами)

Селитра 60 %
Уголь (измельченый) 15 %
Магний порошок (крупинки 0,3-1 мм) 25 %
Как видите, в составе с магнием нет серы — иначе он горит слишком активно, и вместо искр получится просто белый огонь.

Состав имеет множество модификаций: вместо магния годится любой активный металл, горящий в кислороде (титан, алюминий, вероятно, цинк) — при условии, что вы найдете достаточно крупный порошок (0,3-1,5 мм). Напомним, что опилки из-под напильника слишком мелкие, стружка от сверления, наоборот, крупновата.

Напомним, что составы с металлами советуют не хранить длительное время — металл не должен успеть корродировать. Воронить железные опилки, как это предлагают источники, довольно муторное и, на мой взгляд, нецелесообразное занятие, проще плотно закрывать банку с составом и не хранить долго готовое изделие.

Для искристых звездок лучше всего работает состав с бертолетовой солью, открытый мной в процессе экспериментов из-за ошибки при взвешивании компонентов зеленого огня:

Искристый для звездок (с хлоратом)

Хлорат калия 24
Нитрат бария 34
Сера 12
Уголь 22
ПАМ или магний 10

Состав замешивается на декстрине, и при выстреле дает длинный искристый шлейф, наподобие кометы. Иногда звездка распадается на две или три со своими шлейфами. Для обычного применения уголь используют тонкого «шарового» помола. Если использовать уголья ручного растирания и не слишком заботиться о хорошем смешении компонентов, то, как упоминалось в разделе о хлоратных составах, звездка будет метаться из стороны в сторону, разбрасывая искры, и издавать при этом характерный «рычащий» звук.

Источник

Почему фейерверки разноцветные?

Что придает фейерверкам разный цвет?

Кстати, отношение к разноцветным фейерверкам у восточных пиротехников и европейских совершенно разное. Мы спокойно относимся к взрывающимся фейерверкам белого цвета, которые очень красиво и контрастно смотрятся на фоне темного вечернего или ночного неба. Китайцы же очень долго пытались по возможности избегать этого цвета, так как белый для них – это символ смерти, цвет траура.

Исходя из цветовой символики, к которой в китайской культуре и традициях относятся очень серьезно, синий цвет ассоциируется с жизнью, зеленый – символизирует земное начало, а желтый означает принцип умеренности (по аналогии – золотая середина).

Красный цвет считается императорским, ассоциируется с властью, силой, праздником и счастьем, какими-то радостными событиями. Красные фейерверки пользуются большой популярностью и в восточных, и в западных пиротехнических шоу.

Влияние цвета на настроение

Сегодня можно купить фейерверки и салюты с самыми разнообразными оттенками и эффектами. Их звуковое и цветовое разнообразие позитивно воздействует на психику, поднимая настроения и пробуждая силу и энергию, и это – научно доказанный факт. Также доказано влияние цвета на настроение человека (в данном случае речь идет не о символическом значении, а о вызываемых определенным цветом эмоциях и чувствах). Так, синие цвета вызывают чувство расслабленности, зеленые – создают ощущение защищенности и стабильности. Красный будоражит и пробуждает, желтый цвет вызывает ощущения радости и легкости. Разноцветные огни фейерверков находят отклик в подсознании любого человека, а звуковые эффекты – дополняют и усиливают возникающие эмоции. Поэтому фейерверки приносят радостные позитивные ощущения уже многие сотни лет и вряд ли когда-нибудь потеряют свою популярность.

Стоит ли с недоверием относится к надписи «Сделано в Китае»?

Пиротехнику купить в Минске не сложно и 80% пиротехнических изделий произведено в Китае, да и как, наверное, может быть по-другому, если эта страна – прародительница фейерверков. Так что не стоит относиться скептически к надписи о производителе, главное – чтобы пиротехнические изделия не были изготовлены подпольно и имели все необходимые документы, прошли соответствующие испытания. А подпольно пиротехника может быть собрана в любой стране, в ближайшем подвальчике за углом. Так что проверяйте в целях вашей безопасности документы на пиротехнические изделия, не придавая большого значения стране-производителю.

Продажа разноцветных фейерверков и салютов в Минске

В нашем магазине пиротехники в Минске, а также в интернет-магазине можно посмотреть фото и видео разнообразных фейерверков, а также купить пиротехнические изделия с доставкой по Минску и Беларуси или самовывозом. Есть все необходимые документы на пиротехнику!

Фейерверки и салюты отличаются не только богатством цветовых эффектов, но и слуховых. Россыпи искр, распускающиеся огненные цветы, разноцветные шары, сопровождающиеся громкими взрывами, хлопками, свистом, шипением – все это богатый и красивый мир пиротехники, который поможет вам создать незабываемую атмосферу и украсит ваш праздник.

Источник

LiveInternetLiveInternet

—Рубрики

—Цитатник

Он проводит экскурсии «Невский проспект: От дома до дома». Раснер Вячеслав Романович. Сохраните е.

2 июня 2018 года в 10:47 госпитализирована с адреса ул.Есенина, 32, корп. 2 (Санкт-Петербург, Выбо.

Поможем маленькому котику? Срочный репост! Друзья, мы же все любим котиков, правда? Нужен макс.

Помочь лиру-котику! Есть котики на фотках, есть котики на улицах. Есть небольшая категория котик.

—Ссылки

—Метки

—Музыка

—Подписка по e-mail

—Друзья

—Постоянные читатели

—Сообщества

—Трансляции

Цвета фейерверка

Химия фейерверков

Химия фейерверков это один из выпусков еженедельного тележюрнала Американского химического общества в котором эксперт Джон А.Конклинг, доктор философии Вашингтонского колледжа, автор книги «Химия пиротехники. Основные принципы и теории», знакомит зрителей со всеми нюансами пиротехнического производства. Химические реактивы для различних пиротехнических составов, реактивы для изменения окраски цвета пламени и многое другое.

Белый:

Желто-оранжевый:

Желто оранжевый цвет фейерверка достигается добавлением в праздничный салют натрия. Будучи очень мощным атомарным светоизлучателем, он способен затмить все остальные цвета салюта, поэтому с его дозировкой надо быть очень аккуратным. Его свет настолько силен, что смесь нитрата натрия и магния применяет армия США для освещения ночного неба.

Красный:

Этот символизирующий страсть цвет фейерверка обеспечит наличие в пиротехнической смеси соединений стронция, а именно его гидроксид (SrOH) или хлорид (SrCl).

Зеленый:

Зеленый фейрверк обусловлен наличием в нем хлорида бария (BaCl), однако из-за крайней нестабильности этого соединения, в праздничный фейерверк добавляются стабилизаторы (хлорсодержащий каучук, перхлораты или хлораты ) с тем, чтобы хлорид бария получался непосредственно при сгорании пиротехнического заряда.

Синий:

Чтобы придать синий цвет салюту, пиротехники используют хлорид меди. Будьте внимательны, хлорид меди при высоких температурах очень быстро распадается, не давая нужного цвета. Если добавить к нему хлорид стронция, то фейверк примет фиолетовый оттенок.

http://www.daslife.ru/index.php/2009-11-17-21-33-53
http://etyen0220.hiblogger.net/1147539.html

Источник

Что придает фейерверку желтый цвет

При совместном применении цветных составов неплохо учитывать следующие закономерности, о которых пишет Чувурин [2]:

Поэтому в пиротехнике, а тем более при устройстве фейерверков придерживаются определённых правил цветовой гаммы. Считается наиболее гармоничным расположение цветного огня в следующей последовательности: красный, зелёный, синий, фиолетовый, жёлтый и белый. Красный цвет неплохо гармонирует практически со всеми цветами радуги, особенно с зелёным, но теряет яркость в присутствии белого и проигрывает в окраске в присутствии жёлтого.

Итак нам понадобятся:

— цветообразующие реактивы. Это нитрат стронция Sr(NO₃)₂ — для красного; нитрат бария Ba(NO₃)₂ — для зеленого; нитрат натрия NaNO₃ — для желтого. Обычно огни на их основе получаются без особых проблем. Надо только учесть, что красный стронция и особенно зеленый бария получаются только в присуствии ионов хлора в достаточном количестве, потому помимо дополнительных окислителей — хлоратов или перхлоратов — обычно добавляют хлорсодержащие горючие (см. далее). Если надыбаете хлората бария (вместо нитрата), то цвет будет, говорят, еще лучше.

Что же касается огня синих оттенков, то с ним приходится повозиться любому начинающему пиротехнику. В среде пиротехников-любителей синий цвет считается самым сложным. Его главным компонентом служат соединения меди, в качестве которых обычно применяют основной карбонат меди Cu₂(CO₃)(OH)₂, оксид меди (I или II), хлорид меди (I или II), хлорокись 3Cu(OH)₂•CuCl₂ (которую, впрочем, в чистом виде приобрести проблематично — фунгицид под таким названием содержит хлорокиси всего около 50%), банальный медный купорос, либо, наконец, просто порошок меди. У Чувурина вместо основного карбоната меди (дигидроксокарбоната, он же минерал малахит) в большинстве случаев указана более экзотическая горная синь Cu₃(СО₃)₂(ОН)₂ (дигидроксодикарбонат, он же минерал азурит или медная лазурь). Обратите на это внимание: в «Химической энциклопедии» именно дигидроксодикарбонат указан в качестве компонента пиротехнических составов. В [8] тоже указывается, что «[горная синь], как более богатая медью, окрашивает пламя несколько гуще, потому и чаще применяется». Однако, в продаже вы встретите скорее обычный основной карбонат (порошок зеленого цвета, в отличие от синего азурита). Его несложно получить и самостоятельно из других соединений меди.

Хлорид (I), (CuCl, хлористая медь) можно брать загрязненный, с хранения. Он тогда зеленоватого оттенка благодаря отчасти присутствию хлорной меди (II) (при сушке она желтеет) отчасти основного хлорида CuCl₂·Cu(OH)₂. Но, конечно, лучше, если хлористую медь почистить, пользуясь тем, что она почти нерастворима в воде, в отличие от хлорной меди. CuCl самопроизвольно окисляется до основного хлорида во влажном воздухе, при этом одновалентная медь переходит в двухвалентную, и потому свежий или заново очищенный хлорид(I) необходимо хранить в герметичной таре.

Загрязненную CuCl очистить несложно, при условии, что у вас есть оборудование для фильтрации под вакуумом: грязную хлористую медь размешивают в воде, при этом голубая хлорная медь переходит в раствор, а нерастворимая хлористая медь образует взвесь белого цвета. Суспензию пропускают через грубый фильтр (ткань или нетканый материал), на котором остаются крупные включения, а затем отделяют белый осадок хлористой меди от голубого раствора с помощью фильтрации под вакуумом (воронка Бюхнера+водоструйный насос). Осадок можно дополнительно промыть водой и затем как можно быстрее высушить (иначе он опять позеленеет). И не мечтайте обойтись без вакуума: суспензия CuCl настолько мелкая, что через крупные фильтры проходит, не задерживаясь, а фильтровальную бумагу намертво забивает в первые секунды. Без вакуума можно только слегка почистить CuCl, если дать суспензии отстояться пару суток (а еще лучше пару недель), а затем аккуратно слить с осадка то, что можно слить, и отсосать большую часть оставшегося с помощью впитывающей ткани. Но таким образом можно очистить только от посторонних примесей — осадок слишком влажный и в процессе неизбежно длительной сушки успеет с поверхности на довольно большую глубину позеленеть заново.

В рецептах можно использовать чистый медный порошок, причем говорят, что с чистой медью цвет получается даже лучше, чем с ее соединениями [3]. Но оттенки пламени при замене могут меняться радикально; мало того, они зависят от степени дисперсности компонентов. Скажем, простая замена угля, который добавляют в синие составы в мизерных дозах (не более 1-3 %), с порошка ручного помола на пыль шарового помола может менять оттенок пламени. Меняет его неаккуратное смешение компонентов, крошки нерастертого перхлората или серы, применяемое связующее (которым иногда вообще заменяют горючее) и т.д.

Кроме всего прочего, синий цвет легко забивается любым другим и требует идеальной чистоты реактивов. Надо учесть, что для успешного получения синего цвета температура пламени не должна превышать 800-900 градусов (оцените — температура пламени свечи или спички в верхней его части гораздо выше, и составляет около 1200°), причем среда должна быть окислительной (избыток кислорода и хлора). В восстановительной среде (избыток нейтрального горючего) пламя получается зеленым [1]. Могут быть и все промежуточные случаи в виде голубого цвета — голубой получить, кстати, легче всего, к нему тяготеют все остальные.

— хлорсодержащие агенты. Присутствие ионов хлора в продуктах горения цветных составов с вышеуказанными цветообразующими компонентами — обязательное условие. Без хлора может обойтись только желтый огонь на основе натрия, так как он и без того дает насыщенное окрашивание, в остальных случаях в отсутствие хлора цвета пламени получаются блеклыми и невыразительными. Наиболее популярный хлорсодержащий агент в настоящее время — поливинилхлорид, ПВХ в виде порошка. Заодно он служит горючим. В случае отсутствия в продаже порошка ПВХ его можно напилить и самостоятельно, так как ПВХ — один из самых популярных пластиков. С этой же целью в цветные составы вводят, как уже указывалось, хлораты и перхлораты.

— металлические порошки. Как правило, это магний, алюминиево-магниевый порошок (ПАМ) или, на худой конец, алюминиевая пудра (ПАП). В цветных огнях металлические порошки служат горючими и употребляются для повышения яркости пламени. Синий огонь тут представляет исключение, так как металлические порошки заодно повышают температуру горения и в голубых/синих/фиолетовых составах не используются.

Указанные металлы без принципиальных проблем заменяются друг на друга в рецептах. Единственное, что нужно учитывать — из чистого магния достаточно мелкий порошок получить нельзя, именно для этой цели его смешивают с алюминием, получая ПАМ. Потому заменять ПАМ на магний следует с оглядкой: крупный порошок магния мешает уплотнить смесь как следует, и она получается более склонной взрываться, а не гореть. Кроме того, порошок магния из-за относительной крупности частиц повышает температуру воспламенения состава, что особенно важно для звездок, которые находятся в контакте с пламенем ограниченное время. Зато цвет у составов с магнием оказывается на высоте — заметно чище, чем у составов с ПАМ и тем более алюминием. Особенно хороши красный и зеленый с нитратами и магнием, потому в некоторых случаях его применение может быть целесообразно.

Немногие знают, что можно употреблять и другие металлы: например, титан, хотя его порошок дорог и экзотичен (мы его будем применять в подмазке, где много состава не требуется). Отдельной строкой в составы вводят порошок железа — обычно достаточно крупнозернистое железо употребляется для получения искр. Причем предпочтительно использовать железо в виде чугуна — его крупинки, быстро нагреваясь, трескаются и разлетаются в воздухе на несколько мелких искр. Нужный порошок чугуна можно получить сверлением старой плиты, батареи отопления или заслонки от печки — под сверлом чугун не дает стружек, а сразу крошится в крупинки. Чтобы не испортить сверло сразу, сверлить следует, смачивая место сверления жидким маслом, которое затем отмывается полосканием опилок в бензине.

Все составы с металлами (особенно при наличии селитры) рекомендуют готовить незадолго до употребления. Правда, по моему опыту, если хранить составы в герметично закрытой посуде, употреблять их можно (кроме искристых составов с чугуном), как минимум, в течение сезона. Составы с чугуном теряют свойства в течение двух-четырех месяцев (в зависимости от влажности в начальном состоянии и герметичности емкости). Хуже других цветных огней хранятся зеленые (и, наверное, осветительные) составы с нитратом бария — они полностью теряют цвет к началу следующего сезона. Относительно хорошо хранятся красные с нитратом стронция. Конечно, желтые на основе натриевой селитры без металлов, подобно обычному черному пороху и мякоти, могут храниться сколько угодно. Долговечна в хранении титановая подмазка с бертолетовой солью (см. следующий раздел); и вообще составы с бертолеткой, при условии их аккуратного приготовления и хранения без доступа влаги, долговечнее, чем с нитратами.

— горючие компоненты, а также компоненты, облегчающие воспламенение состава. К ним в первую очередь относятся хорошо нам уже знакомые сера и уголь; кроме того, во многих составах употребляют порошок уротропина (сухого спирта). Уголь для цветных огней можно и нужно употреблять ручного растирания (из активированного угля можно в ступке, в противном случае измельчать «методом молотка» или шлифмашинки). Хотя это и неофициальная рекомендация — в пособиях вы такого не встретите, возможно потому, что в пиротехнических цехах смеси употребляют килограммами, и вручную уголь для них не растирают. «Ручной» уголь добавляет искристый шлейф к любому цвету, и без него мне эффект кажется каким-то вялым и скучным. Горючим является и упоминавшийся порошок ПВХ, также к ним относятся и связующие.

— связующие употребляют для получения более прочного и плотного состава при прессовании звездок и в других подобных случаях, а иногда и как самостоятельные или дополнительные горючие компоненты. В старые времена употребляли экзотические ныне камеди (застывшие соки некоторых деревьев, в т. ч. гуммиарабик; химически представляют собой полисахариды — полимеры глюкозы и родственных ей моносахаридов), но сейчас они почти недоступны. Из традиционных связующих ныне доступны шеллак (компонент натурального спиртового лака по дереву) и идитол (спирторастворимая смола, родственник бакелита, придуманная изначально, как синтетический заменитель дорогого шеллака), которые можно приобрести в интернет-магазинах. С точки зрения удобства пользования идитол и является наилучшим связующим для наших целей, при условии, что вы сможете приобрести чистый спирт-ректификат для его растворения. Идитол растворяется и в ацетоне, но ацетон слишком быстро испаряется, и работать с таким составом очень неудобно. То же относится и к фабричному нитролаку, который часто упоминается в качестве связующего на пиротехнических интернет-форумах. Автор несколько раз пытался освоить фабричный нитролак в качестве связующего (о нем так много говорят!), но ни разу ничего не получилось: например, смесь для звездок сохнет быстрее, чем успеваешь ее напихать в шприц для прессования. Кроме того, нитролак абсолютно не липкий и потому смеси на нем не получаются пластичными.

Если вы встречаете эти вещества в рецептах, а приобрести не получается, то не гоняйтесь по всему Интернету: их можно заменить на более доступное связующее (исключение представляют смеси, где связующее служит и основным горючим [8] — там замена не всегда возможна). Авторитетный Платов [6] для простых изделий предпочитает дешевый крахмал, который действительно удобнее, когда нужно приготовить сразу много всего (при небольших объемах производства он неудобен, потому что его долго готовить и нельзя долго хранить разведенным). Для звездок можно применять спиртовой раствор канифоли, хотя они получаются не столь прочными.

Автор очень долго работал с декстрином, который легко растворяется просто в воде, и большая часть сказанного далее проверена именно на смесях с декстрином. И лишь потом перешел на идитол, когда удалось его приобрести. Идитол в продаже бывает в крупных прозрачных желтоватых чешуйках. Перед добавлением в состав его надо растереть в мелкий порошок, что может представлять отдельную проблему. Идитол легко крошится, но при растирании липнет к стенкам ступки, и оттереть ее можно потом только после замачивания в ацетоне (или спирте). Потому целессообразно сразу заготовить грамм сто размолотого идитола для дальнейшего использования. Посуда после размешивания смесей на идитоле и спирте легко оттирается тряпочкой, смоченной в ацетоне. И ни в коем случае не добавляйте идитол в смесь для размола в шаровой мельнице — потом не отмоете!

Связующего добавляется обычно порядка 5% от объема или (если связующее сухое) массы состава (сверх 100%, то есть 5 г на 100 г смеси). В некоторые составы с идитолом (осветительные, например), его добавляется 1/10 по весу. Крахмал, по Платову, нужно растворять примерно в двадцатикратном объеме воды (230 г на 4 л), предварительно заварив его в кипятке, образованном из десятой части этой воды.

— флегматизаторы горения нужны для предотвращения взрывного разложения состава в условиях применения. В рецептах прессованных звездок флегматизатор обычно служит и связующим.

Все компоненты, склонные к слеживанию и комкованию перед смешиванием необходимо просушивать. Особенно это необходимо, если вы их пользуете на даче летом, где влажность почти всегда повышенная. То есть сушить окислители, кроме негигроскопичных марганцовокислого калия и бертолетовой соли — обязательно! В первую очередь это относится к нитратам и перхлорату, но и бертолетову соль, марганцовку также необходимо просушить, если атмосфера очень влажная, как бывает после длительных дождей. То же относится к сере — просушенная сера в любом случае будет меньше комковаться и липнуть к ступке. Необязательно сушить металлические порошки, ПВХ, малахит и уголь, если только они не откровенно влажные. В некоторых случаях (составы без бертолетовой соли, серы и без металлических порошков) просушивать можно и уже готовый состав.

Просушивания, в общем, не требуют компоненты, которые потом будут подвергаться увлажнению и прессованию: для изготовления звездок и т.п., однако лучше их тоже просушить — смешивать будет несравненно легче, компоненты перестанут липнуть к ступке и комковаться. То есть, если вы готовите звездки на декстрине и воде, то просушивать компоненты не обязательно, просушивают уже готовые звездки. Удобство применения идитола на спирту для звездок еще и в том, что в этом случае также можно избежать сушки: при испарении спирта он захватывает с собой лишнюю воду.

Для просушки на металлический лист стелят бумагу, на которой ровным рыхлым слоем не более 1 см толщиной рассыпают порошок компонента. Просушивают в электродуховке при температуре 100° 15-20 минут и дают остыть вместе с духовкой, или на нагревательном приборе 40-50° в течение часа. Серу лучше в духовке при 100° не сушить — она плавится уже при 113° и может по краям подплавляться.

О теоретическом расчете пиротехнических смесей

В принципе горение пиротехнических смесей, как и любая химическая реакция, поддается теоретическому расчету. Эта тема не очень освоена даже многими людьми с химическим образованием: в школе ее проходят по необходимости поверхностно, а для современных химиков она не очень нужна сама по себе — за исключением немногих профессиональных неоргаников. В реальности теория этого дела изуметельно проста: она исходит из того, что вещества реагируют в том сотношении атомов, которое указано в реакции, и при этом в одном моле любого вещества (грамм-молекуле или грамм-атоме по старой терминологии) содержится одинаковое число молекул. Потому достатно положить перед собой таблицу Менделеева, где указаны атомные веса элементов, чтобы рассчитать в принципе любую реакцию.

Классический пример: 2H₂+O₂=2H₂0. Зная вышеприведенные правила, из этого уравнения, согласно которому две молекулы водорода реагируют с одной молекулой кислорода, образуя две молекулы воды, можно извлечь массу полезной информации:
— молекулярный вес (строго говоря, масса, но я привык к молекулярному весу) водорода H₂ = 2, кислорода O₂ = 32, отсюда 4 грамма водорода, реагируя с 32 граммами кислорода, дадут 36 грамм воды. Имея исходный вес компонентов в смеси, по этим данным можно рассчитать конечный результат реакции: например, определить какой из компонентов в избытке и сколько его останется непрореагировашим, то есть сколько его надо добавить для полного протекания реакции (т.е. определить стехиометрическое соотношение компонентов). Можно, например, подсчитать, сколько воздуха нужно взять и сколько добавить к нему водорода, чтобы весь кислород прореагировал без остатка;
— более того: если реакция, как здесь, полностью протекает в газообразной фазе, то стоит вспомнить еще одно правило: один моль любого газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 литра. С соотношением объемов иметь дело даже проще, чем с граммами: например, для нашей реации отсюда вытекает точное соотношение объемов газов в исходной смеси для нашей реакции: два объема водорода и один объем кислорода. В результате, между прочим, получится два объема водяных паров, то есть объем результата на треть меньше исходного, и давление должно упасть! А, учитывая то, что вода при нормальных условиях большей частью сконденсируется в жидкость, то вообще образуется вакуум. Но произойдет, конечно, это только после остывания: температура водородно-кислородного пламени сильно больше 2000°, оттого продукты резко расширяются и реакция протекает в форме мощного взрыва.
И так далее.

Довольно подробно этот вопрос применительно к пиротехническим смесям рассмотрен в пособии [13]. При составлении смесей играет роль так называемый кислородный баланс: соотношение количеств атомов (точнее, грамм-атомов) кислорода в исходной смеси и их количества, необходимого для образования продуктов реакции. Сразу отметим, что у большинства правильно составленных смесей этот баланс отрицательный, то есть кислорода меньше, чем надо: иначе реакция протекала бы слишком бурно. Эти расчеты могут быть полезны при доработке смесей — если вы хотите ускорить или замедлить горение, или заменить один компонент на другой. Однако, надо помнить, что без знания реально протекающих реакций эти расчеты могут быть лишь очень приблизительными (ниже я приведу пример, как без знания механизма реакции запросто можно попасть пальцем в небо).

Методика расчета проста по сути, но довольно муторная и просто так автоматизации не поддается (и это еще счастье, что у нас с вами есть калькулятор: химики времен выпуска указанного пособия все считали на бумажке вручную или, в лучшем случае, на логарифмической линейке). Покажем, как это делается, на примере расчета смеси оранжевого огня, содержащей целых три окислителя: азотнокислый натрий, азотнокислый стронций, а также перхлорат калия. Третий окислитель — перхлорат, — здесь нужен, как хлорагент (для «проявления» красного цвета стронция), и мы заодно посмотрим, как он влияет на кислородный баланс.

Sr(NO₃)₂ 46
NaNO₃ 11 (вариант: уменьшить до 5-7)
Перхлорат калия KCl0₄ 19
S (сера) 21
C (угольная пудра) 3
Al (пудра) 3
(цифры здесь обозначают условную массовую долю компонента; сумма этих долей необязательно равна 1 или 100%, так удобнее считать и составлять смеси; далее мы широко будем применять этот прием в рецептах).

Молекулярные веса компонентов (Мкомп): Sr(NO₃)₂ — 212; NaNO₃ — 147; KCl0₄ — 138,5; S — 32; C — 12; Al — 27. Если вам встретится полимер (например, ПВХ в некоторых рецептах), то нужно считать по минимальному повторяющемуся фрагменту («составному звену»), в большинстве случаев соотвествующему молекуле мономера (для ПВХ это хлорвинил C₂H₃Cl).

Принимаем мольную долю азотнокислого стронция (АС) за 1 и составляем пропорции для остальных компонентов по уравнению:

212 : Mкомп×мол. доля комп = масс. доля АС по рецепту: масс. доля комп по рецепту;

Смысл этой пропорции в том, чтобы найти неизвестную нам мольную долю компонента: умноженная на его молекулярный вес, она даст массу компонента, которая относится к известной нам массе азотнокислого стронция (212×1) согласно соотношению массовых долей по рецепту. Распишем пропорции для всех компонентов (буквы после молекулярного веса означают искомую мольную долю по первой букве названия компонента):

NaNO₃: 212:147·N = 46:11 (для второго, более красного, варианта огня 46:5);
KCl0₄: 212:138,5·K = 46:19;
S: 212:32·S = 46:21;
C: 212:12·C = 46:3;
Al: 212:27·A = 46:3.

Не уверен, что сейчас пропорции так же обстоятельно проходят в школе, как в мое время — по сути пропорция есть более наглядный вид обычного равенства произведений, в логику математики она не укладывается, зато прекрасно укладывается в здравый смысл. Мы даже не писали знака деления, ставя вместо него тире и произнося словами примерно такое: «212 частей в-ва АС — это 147х частей в-ва N, а 46 частей в-ва АС — это 11 частей N». Неизвестная величина, где бы она не стояла, при этом находится из основного правила пропорции: «произведение крайних членов равно произведению средних членов». Отсюда:

Мольная д. NaNO₃ I вар. N = 212·11/147·46 = 0,345;
II вар. N = 212·5/147·46 = 0,157;
Мольная д. KCl0₄ K = 212·19/138,5·46 = 0,63;
Мольная д. S = 212·21/32·46 = 3,0;
Мольная д. C = 212·3/12·46 = 1,15;
Мольная д. Al A = 212·3/27·46 = 0,5;

Отсюда расписываем мольный состав кислородсодержащих соединений в смеси и подсчитываем количество грамм-атомов кислорода в ней:

I вариант: Sr(NO₃)₂ + 0,345·NaNO₃ + 0,63·KCl0₄;
содержание кислорода в смеси I = 6+0,345·3+0,63·4 = 6+1,03+2,52 = 9,55 г-а (или 4,8 моля молекулярного O₂ в официальных единицах, хотя так считать неудобно).
II вариант: Sr(NO₃)₂ + 0,157·NaNO₃ + 0,63·KCl0₄;
содержание кислорода в смеси II = 6+0,157·3+0,63·4 = 6+0,47+2,52 = 9,0 г-а.

Теперь посчитаем, сколько его надо для полного сгорания. Полагаем, что все участвующие элементы-восстановители окисляются полностью, а именно:
Sr → SrO
Na → Na₂O
K → K₂O
S → SO₂
C → CO₂
Al → Al₂O₃

Иными словами, на 1 грамм-атом стронция Sr пойдет 1 грамм-атом кислорода O, на 1 грамм-атом Na и K пойдет 1/2 грамм-атома кислорода; серы S и угля С — по 2 грамм-атома; алюминия Al — 3/2 грамм-атома. Зная количество мольных долей каждого из этих элементов (в том числе в составе соответствующих соединений), получаем необходимое количество грамм-атомов кислорода:

Sr: 1 г-а O;
Na: I вар. 0,345/2 = 0,17 г-а O; II вар. 0,157/2 = 0,08 г-а.
K: 0,63/2 = 0,315 г-а O;
S: 3,0*2 = 6 г-а O;
C: 1,15*2 = 2,3 г-а O;
Al: 0,5*3/2 = 0,75 г-а O;

10-20% дефицита кислорода может считаться нормой, при большей недостаче смесь может просто гаснуть в процессе горения, если вообще ее удастся воспламенить. Справедливости ради отметим, что недостача связанного кислорода не единственная причина плохого зажигания и вялого горения смесей, о чем несколько слов в конце этого раздела.

Как видим, расчеты действительно довольно муторные, но иногда их проводить целесообразно. Например, такой же анализ смесей красного и зеленого огня (см. след. раздел), показывает, что замена азотнокислого стронция на азотнокислый барий в равном весовом количестве практически ничего не меняет в кислородном балансе, и одинаковый состав для удобства составления смесей тут вполне приемлем.

В реальности реакция тут совсем другая: 2KNO₃+S+3C=K₂S+N₂+3CO₂! И по ней классический состав черного пороха кислороднодефицитен в минимальной степени: просто небольшая (не более 1/10) часть C сгорает до CO, а не CO₂).

В пособии И. В. Быстрова для артиллеристов [13], откуда заимствована эта методика, приводятся примеры и других теоретических расчетов пиротехнических составов. Из них самый большой интерес представляет тепловой расчет, который в принципе прозволяет оценить температуру и интенсивность горения смеси. На практике, однако, такие расчеты из-за большого числа влияющих факторов довольно бесполезны — измените крупность частиц, рыхлость смеси и соотношение поверхность/объем (т.е насыпную плотность — насколько смесь утрамбована), замените картонный корпус на металлический, учтите влажность компонентов — все это влияет на интенсивность и температуру горения. Причем влияет неоднозначно: уменьшение площади поверхности по отношению к объему сначала увеличивает скорость горения (из-за снижения теплопотерь в окружающую среду), но затем, по мере уплотнения самой смеси скорость горения быстро снижается — смесь становится слишком плотная, чтобы гореть сразу во всем объеме, и сгорает послойно. Кроме того, для каждого соотношения площадь/объем есть оптимальная крупность частиц, при котором скорость горения максимальна (сравните гранулы ружейного и артиллерийского пороха). И, как любые другие тепловые расчеты, ваш окажется к большинству практических случаев неприменимым. Так что такие расчеты могут в лучшем случае служить некоторым подспорьем для опытного экспериментатора, а сами по себе они не окупают затраченного времени.

Источник