Страница 117 из 214
Фосфор и его соединения
Фосфор, его растворы и соединения применяются обычно для зажжения легковоспламеняющихся материалов. Основное преимущество белого фосфора перед другими зажигательными веществами заключается в том, что в мелкораздробленном состоянии он самовоспламеняется и сгорает на воздухе:
4Р + 5O2 = 2Р2O5
При сгорании образуется желтовато-белое пламя и выделяется большое количество весьма устойчивого белого дыма фосфорного ангидрида.
Фосфорные мины и ручные гранаты оказались весьма эффективными в окопной войне. Взрыв таких гранат, создавая большое количество плотного дыма, действует на противника деморализующе. Мельчайшие брызги расплавленного горящего фосфора прожигают одежду и поражают тело, нанося тягчайшие повреждения тканям человека. К преимуществу белого фосфора, как зажигательного средства, следует отнести его способность к повторному самовоспламенению после тушения. Белый фосфор представляет собой мягкое воскоподобное вещество бледно-желтого цвета (технические сорта могут иметь от светло до темно коричневого цвета). Плотность его 1,83, температура плавления 44 °C (однако он плавится от тепла человеческого тепла с самовоспламенением), температура кипения 290 °C. Основными недостатками белого фосфора, как зажигательного вещества, являются низкая температура горения (не выше 1000 °C), а также трудности снаряжения им соответствующих изделий. Заливка белого фосфора в зажигательные изделия во избежание его самовоспламенения должна производиться под водой или в среде инертных газов. Следует отметить, что белый фосфор очень ядовит, доза 0,1 грамма является смертельной). Красный фосфор редко применяется в качестве зажигательного средства, однако, некоторые зажигательные изделия снаряжают смесью красного и белого фосфора.
Растворы фосфора. Лучшим растворителем для белого фосфора являются сероуглерод (100 грамм насыщенного раствора содержит 81 грамм фосфора). Кроме того, белый фосфор хорошо растворим во многих органических растворителях, например, в бензоле, скипидаре и других.
При испарении раствора фосфора в CS2 (весьма летучем и огнеопасном веществе), остающаяся на облитом предмете, тонкая пленка фосфора легко воспламеняется на воздухе и поджигает окружающие их пары сероуглерода и далее предметы. Указанным раствором был подожжен Рейхстаг перед приходом фашистов к власти в Германии. Для замедления процесса горения в раствор фосфора в сероуглероде добавляют иногда жидкие нефтепродукты, дегтярное масло, нитросоединения и другие вещества.
Соединения фосфора. Из соединений фосфора чаще других применяются в качестве зажигательных веществ сульфиды фосфора и, в первую очередь, сесквисульфид (P4S3). Сесквисульфид фосфора хорошо растворяется в сероуглероде (100 грамм CS2 растворяет 27 грамм P4S3), хуже в бензине. Чистый P4S3 при комнатной температуре устойчив к гидролизу, в кипящей воде разлагается с выделением сероводорода. Высшие сульфиды не устойчивы к гидролизу, растворимость их в сероуглероде и других растворителях хуже, чем у сесквисульфида. Содержание в них фосфора значительно ниже, чем в сесквисульфиде. При смешении при комнатной температуре белого фосфора с серой образуется жидкий сплав. Содержание фосфора в эвтектике затвердевающей при — 7 °C, составляет примерно 75 %. Сплав P4S3 с фосфором дает эвтектику затвердевающую при — 4 0 °C.
Фосфиды. Фосфид кальция в сухой атмосфере совершенно устойчив, во влажном воздухе или при смачивании водой разлагается на гидрат окиси кальция и фосфины (гидриды водорода):
Са3Р2 + 6Н2O = 3Са(ОН)2 + 2РН3
Фосфин (РН3), ввиду наличия в нем некоторого количества дифосфина (Р2Н4), самовоспламеняется на воздухе.
Фосфид кальция получается при горении смеси Саз(РO4)2 + Аl и используется для инициирования вторичного очага пожара. Фосфид кальция чаще используется не в качестве зажигательного средства, а для снаряжения сигнальных изделий употребляемых на флоте и воспламеняющихся при контакте с водой. Перспективно применение дифосфина как индивидуального вещества для снаряжения самовоспламеняющихся зажигательных изделий.
Дифосфин представляет собой жидкость с температурой плавления — 99 °C и кипения 63 °C.
Гидриды
Гидриды неметаллов. Из указанного класса веществ для снаряжения самовоспламеняющихся на воздухе и в воде изделий могут употребляться диборан (В2Н6) в виде сжиженного газа, пентаборан (В5Н9) в виде жидкости и их смеси.
Кроме самовоспламеняемости на воздухе бораны обладают значительной токсичностью, причем, опасные концентрации создаются еще до того, как обнаруживается их запах, поэтому они могут употребляться как универсальное зажигательно-отравляющее вещество.
Сложные гидриды. По видимому для зажигательных целей при наличии влажной атмосферы может быть использован борогидрид алюминия Аl(ВН4)3.
Металлоорганические соединения
Могут быть применены низшие алюминийалкилы, например, триалкилалюминий, трипропиналюминий, гидриды алкилалюминия. Все указанные вещества самовоспламеняются (иногда со взрывом) на воздухе и могут быть использованы в зажигательных изделиях как индивидуальные вещества и в виде смесей с другими зажигательными веществами.
Галоидные соединения фтора
Свободный фтор крайне энергично соединяется с органическими веществами, в результате выделяется большое количество тепла с воспламенением горючих веществ. Однако применение свободного фтора в качестве зажигательного вещества практически трудноосуществимо, так как фтор трудносжижаемый газ, температура кипения которого при давлении в 1 атмосферу — 187 °C. Галоидные соединения фтора (галогенфториды), обладая во многих случаях достаточно большой химической активностью, вместе с тем имеют более высокую температуру кипения и представляют собой либо жидкости, либо сравнительно легко сжижаемые газы. Наибольший интерес для пиротехники из галогенфторидов представляют трифторид хлора (ClF3) и пентафторид хлора (ClF5). Трифторид хлора — бесцветный легко сжижающийся газ, с температурой плавления — 7 6,3 °C, критическая температура лежит в пределах 154…174 °C, критическое давление 57 кгс/см2. Органические вещества, как правило, реагируют с трифторидом хлора с воспламенением, а некоторые со взрывом. Трифторид хлора является достаточно практичным окислителем для реактивных двигателей, его производство не составляет трудностей, в связи с этим можно ожидать применение трифторида хлора в качестве эффективного зажигательного средства. Пентафторид хлора синтезирован сравнительно недавно, его свойства еще недостаточно изучены, температура кипения его лежит в пределах от — 10 до — 20 °C. Реакционная способность пентафторида хлора меньше, чем у трифторида хлора, однако количество отдаваемого фтора гораздо больше, а значит и температура горения органических веществ в указанном веществе будет значительнее. Вероятно применение смесей трифторида и пентафторида хлора.
Кроме галоидных соединений фтора в качестве зажигательного вещества по-видимому может быть использован перхлорат фтора FClO4, вещество с температурой кипения — 15,7 °C.
Прочие зажигательные вещества и смеси
Из простых веществ в качестве зажигательных нашли применение щелочные металлы калий и натрий.
Основное преимущество металлического натрия перед другими зажигательными веществами заключается в том, что он бурно реагирует с водой, выделяя водород, причем теплоты реакции достаточно для воспламенения воздушно-водородной смеси. При взрыве водорода частицы расплавленного от тепла реакции щелочного металла разбрасываются в стороны увеличивая число очагов пожара.