Теперь известно, что в 100г состава должно содержаться 15г C2Cl6 + 4,6г Mg + 6,5г Ba(NO3)2.
Узнаем сколько граммов состава приходится на двойную смесь Ba(NO3)2+Mg: 100 - 15 - 4,6 - 6,5 = 73,9г.
Пользуясь таблицами 1 и 4, находим, что в 73,9г смеси содержится (3,27 • 73,9) / (3,27 + 1,52) = 48,7г Ba(NO3)2 и 25,2г Mg.
Подведя итог, получаем рецепт:
Образующийся при обменной реакции в пламени BaCl2, придает пламени зеленую окраску.
При добавлении в полученный состав цементатора шеллака, на основании данных из таблиц 1 и 5 находим, что 5% шеллака требуют для сгорания (3,27 • 5) / 0,80 = 20,4% Ba(NO3)2
В 100г состава смеси нитрат бария + шеллак будет 20,4 + 5 = 25,4г.
Уменьшим в предыдущем составе количество двойной смеси нитрат бария + магний на полученную величину 73,9 - 25,4 = 48,5г и находим, что в 48,5г смеси нитрат бария + магний содержится 32,0г нитрата бария и 16,5г магния, суммируя данные - получаем новый рецепт:
Во фторметаллических составах роль окислителя выполняют фториды малоактивных металлов или фторорганические соединения (тефлоны, фторопласты, фторлоны).
Рассмотрим пример составления рецептов фторметаллических составов, пользуясь данными таблицы 7.
Таблица 7
Фтористое соединение (окислитель)
Молекулярный вес
Количество вещества, отдающее 1 г фтора
Металл-горючее
Атомный вес
Количество металла, соединяющееся с 1 г фтора
Дифторид меди CuF2
104
2,74
Бериллий
9,0
0,24
Фторид серебра AgF
127
6,68
Магний
24,3
0,64
Дифторид свинца PbF2
245
6,45
Алюминий
27,0
0,47
Фторопласт - 4 (тефлон)
(C2F4)n
100 мономер
1,32
Цирконий
91,2
1,2
Тетрафторид ксенона XeF4
207
2,72
Рассчитать двойную смесь тефлона с магнием.
Решение: на соединение с 1,32г тефлона потребуется 0,64г магния. Всего смеси 1,32 + 0,64 = 1,96г.
Содержание тефлона в смеси будет равно: (1,32 • 100) / 1,96 = 67,3%
Содержание магния: 100 - 67,3 = 32,7%
ТЕПЛОТА ГОРЕНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ
Вычисление теплоты горения составов производят на основании закона Гесса, который может быть сформулирован так: количество тепла, выделяющееся при химической реакции, зависит от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути протекания реакции.
Из закона Гесса следует, что теплота образования из элементов продуктов горения пиротехнического состава, равна сумме теплот образования компонентов состава, к которой следует добавить количество тепла, выделяющегося при горении состава. Следовательно, теплота реакции горения определяется как разность между теплотой образования продуктов горения и теплотой образования компонентов состава.
QГ.С. = QП.Г. – QК.С.
где QГ.С. — теплота горения состава
QП.Г. — теплота образования продуктов горения состава
QК.С. — теплота образования компонентов состава
Величины теплот образования продуктов реакции находят в термохимических таблицах справочников Брицке Э.В., Капустинского А.Ф. Карапетьянц М.Х. и Карапетьянц М.Л. и других.
Пример: рассчитать теплоту горения смеси:
3Ba(NO3)2 + 10Al = 3BaO + 3N2 + 5Al2O3
Теплота образования продуктов горения:
Теплота образования компонентов QК.С.= Ba(NO3)2 =237 ккал:
QК.С. ОБЩЕЕ = 237ккал • 3 = 711ккал
Теплота горения состава:
QГ.С. = 2399ккал – 711ккал = 1688ккал
Сумма по массе Ba(NO3)2 и алюминия, вычисленная по молекулярному весу:
М = 261,4 • 3 + 27 • 10 = 1054г
Теплота горения состава:
q = 1688 / 1054 = 1,601ккал/г
Приведенный метод расчета не дает представления о расходе части тепла на разложение окислителя внутри горящего состава.
Существует иной метод расчета теплоты горения, дающий представление о расходе тепла внутри горящего состава. Рассмотрим этот метод на примере смеси Ba(NO3)2 + Mg. Стехиометрический расчет дает соотношение компонентов смеси 68% Ba(NO3) и 32% Mg. Пользуясь таблицей 3, находим, что 0,32г. магния выделяют при горении 0,32 • 5,9 = 1,88ккал тепла. Из таблицы теплоты образования окислов находим, что на разложение 261г Ba(NO3)2 требуется 104ккал. Вычисляем, что на разложение 0,68 Ba(NO3)2 необходимо затратить 0,27ккал. Сопоставляя данные, получаем теплоту горения смеси q = 1,88 – 0,27 = 1,61ккал/г
В приведенном случае на разложение окислителя затрачивается 0,27 • 100 / 1,88 = 14% от теплоты горения магния. Используя такой метод расчета теплоты горения железоалюминиевого термита состава 75% Fe2O3 и 25% Al, находим, что тепловой баланс его q = 1,82 – 0,86 = 0,96ккал/г, то есть в данном случае на разложение окислителя расходуется уже 47% теплоты горения алюминия. Отсюда можно сделать вывод, подтверждающийся опытными данными, что теплота горения такого состава сравнительно мала, так как около половины тепла горения горючего расходуется на разложение окислителя.