Страница 118 из 214
2Na + 2Н2O = 2NaOH + Н2 + 135 ккал.
Недостатками щелочных металлов являются малая плотность (у натрия 0,97; у калия 0,86) и значительная инертность по отношению к сухому воздуху. Щелочные металлы в сухом воздухе загораются с трудом и даже загоревшись легко могут потухнуть. Температура горения щелочных металлов на воздухе не превышает 1000 °C. Металлический калий значительно активнее натрия. Еще более активны металлические цезий и рубидий, однако эти металлы гораздо дороже натрия.
Щелочные металлы в зажигательных изделиях применяются исключительно в комбинации с другими зажигательными веществами или составами: фосфором, жидкими нефтепродуктами, напалмом и термитом. Снаряжение зажигательных изделий осуществляется методом заливки расплава металла в корпус изделия в среде инертных газов. Металлический натрий плавится при температуре 98 °C, кипит при 877 °C; металлический калий плавится при 63 °C, а кипит при 762 °C.
Эвтектический сплав металлического натрия и калия представляет собой жидкость с содержанием натрия 23 % и затвердевающую при температуре 12,5 °C.
В литературе описано также много различных самовоспламеняющихся на воздухе веществ, таких как: силициды металлов, которые при реакции с соляной кислотой образуют кремний-водороды (силаны), диметилцинк и алкильные соединения щелочных металлов. К самовоспламеняющимся на воздухе материалам должны быть отнесены также пирофорные металлы. Металлы в пирофорном состоянии отличаются кроме весьма тонкого измельчения тем, что вследствие особого способа приготовления (восстановительная атмосфера) на их поверхности не имеется затрудняющей окисления оксидной пленки. Очень легко может быть получено пирофорное железо методом прокаливания щавелекислого железа в сосуде с небольшим отверстием для выхода образующихся газов.
САМОВОСПЛАМЕНЯЮЩИЕСЯ СОСТАВЫ
Кроме описанных выше веществ, воспламеняющихся при воздействии на них кислорода воздуха и воды, существуют так же пиротехнические смеси, могущие самовоспламеняться при воздействии на них различных веществ.
Указанные смеси применяются в целях воспламенения основных пиротехнических смесей, обладающих каким-либо специальным эффектом горения, а также и в диверсионных зажигательных устройствах, вызывающих пожары, а при использовании ВВ и взрывы.
Самовоспламеняющиеся составы можно условно разделить на:
1. Составы, воспламеняющиеся от действия воды.
2. Составы, воспламеняющиеся от действия кислот.
3. Составы, воспламеняющиеся из-за большого сродства друг другу, входящих в них веществ.
Одним из первых пиротехнических составов, воспламеняющихся от воздействия воды, была смесь равных частей серы и железных опилок. Из указанной тестообразной смеси, иногда с добавлением нашатыря (NH4Cl), лепили шары размером с яблоко и подкладывали в места предназначенные для поджога.
Через несколько часов шары воспламенялись. Возгорание подобных составов зависит от множества вторичных условий: температуры, степени измельчения, наличия в сере следов серной кислоты и тому подобное. Эффект возгорания подобных составов трудно воспроизводим и потому практически не употребляется.
Рецепт практического состава, воспламеняющегося от действия небольшого количества воды:
Хлорат калия… 50%
Медный купорос прокаленный… 20%
Магний… 10%
НТА… 20%
При воздействии на состав воды в нем протекают следующие реакции:
CuS4 + 5H2O = CuSO4∙5H2O
CuS4 + Mg = MgSO4 + Cu
Эти реакции (гидратации и вытеснения) сопровождаются значительным повышением температуры, а обменная реакция в растворе
КСlO3 + NH4NO3 = KNO3 + NH4ClO3
приводит к образованию хлората аммония, вещества способного к саморазложению и даже самовзрыванию при небольшом повышении температуры до 30…60 °C, который и является инициатором воспламенения основной массы состава.
От действия воды воспламеняются также составы на основе тиомочевины и персульфата калия, исследованные под научным руководством автора аспиранткой Пановой В.И. В основе данной реакции лежит автокаталитическое разложение персульфата калия с выделением пероксида водорода в свободном состоянии. Данная реакция не всегда приводит к воспламенению состава, необходимым условием воспламенения являются pH среды менее 7.
Под действием воды воспламеняется так же и состав следующей рецептуры:
Уротропин… 33,3%
Перекись натрия… 66,7%
К составам, самовоспламеняющимся под действием кислот, относятся смеси состоящие из хлората калия и свекловичного сахара, хлората калия и спирта, хлората калия и других органических веществ. При смачивании подобных смесей концентрированной серной кислотой[11] они воспламеняются. Воспламенение смесей происходит вследствие того, что в результате реакции двойного обмена и диспропорционирования хлората калия при воздействии на него серной кислоты выделяется двуокись хлора (СЮ2), вещество нестойкое и разлагающееся при температуре 65 °C со взрывом и выделением большого количества тепла. Двуокись хлора, разлагаясь, воспламеняет основную массу смеси.
3КClO3 + 2H2SO4 = 2KHSO4 + КСlO4 + 2СlO2 + Н2O
2СlO2 = Cl2 + 2O2 + 54 ккал
Воспламенителями мгновенного действия на смеси хлората калия с сахаром, воспламеняемой разбиваемой пробиркой с серной кислотой, пользовались народовольцы и социалисты-революционеры при изготовлении метательных ударных динамитных бомб.
К составам самовоспламеняющимся из-за особого сродства веществ друг другу (обычно реакции окисления восстановления) относятся смеси хромового ангидрида (СrО3) с этиловым спиртом (при смешении веществ происходит мгновенное воспламенение). Обычно смесью бензина и спирта снаряжались стеклянные бутылки, к которым прикреплялась пробирка с сухим хромовым ангидридом. При разбивании бутылки и прикрепленной к ней пробирки вещества смешивались с воспламенением зажигательной огнесмеси.
Большим сродством друг другу имеет перманганат калия[12] КМnО4 и глицерин. При смешении веществ, в зависимости от измельчения перманганата калия, воспламенение происходит мгновенно или в течении нескольких секунд. Существуют и жидкие самовоспламеняющиеся смеси, основанные на сродстве веществ. Подобные смеси применяются в основном для самовоспламенения при запуске реактивных двигателей или в качестве бинарных зажигательных средств. В случае бинарного применения указанные вещества должны смешиваться тем или иным способом непосредственно перед моментом воздействия на цель.
В таблице 35 приведены некоторые сочетания веществ, образующих самовоспламеняющиеся смеси.
Таблица 35.
Окислитель ∙ Горючее
Красная дымящаяся азотная кислота (HNO3+NO2) ∙ Скипидар, анилин, фурфуриловый спирт, несимметричный даметилгадразин
Перекись водорода 80..90 % ∙ Гидразин
Жидкий кислород[13] ∙ Борогидрид лития
Четырехокись азота (N2O4) ∙ Анилин, этилен, ксилидин, гидразин
Трифторид хлора (ClF3) ∙ Гидразин, пентаборан, аммиак, метиловый спирт
Жидкий фтор ∙ Гидразин, аммиак, жидкий водород
Воспламенительные составы
Воспламенительные составы предназначаются для зажжения основных пиротехнических составов, обладающих каким-либо специальным эффектом. Действие воспламенительного состава заключается в прогревании некоторого участка поджигаемого состава до температуры воспламенения.