На головну

МОЖЛИВІ високоекзотерміческую РЕАКЦІЇ

  1. F52.2. Недостатність генітальної реакції
  2. IX. Психомоторики: РУХУ, довільно РЕАКЦІЇ, ДІЇ, ДІЯЛЬНІСТЬ
  3. VII. За зразками завдань, виконаних Вітею X. (13 ле відновите можливі інструкції, цілі і завдання созда | згідно цих методик.
  4. VIII. Можливі заходи державної підтримки капітального ремонту
  5. А) Реакції, характерні для неврозу страху
  6. алергічні реакції
  7. Б) Реакції, характерні для неврозу нав'язливості

Будь-яка хімічна реакція протікає з розривом зв'язків між атомами і утворенням інших нових зв'язків.

Очевидно, тепло буде виділятися в тому випадку, коли розриваються зв'язку будуть слабкими, а новоутворені - більш міцними.

Найбільш міцні зв'язки утворюються при з'єднанні атомів елементів, протилежних за своїми властивостями, т. Е. Типових металів з типовими неметалами, наприклад, фтором або киснем. При взаємодії їх утворюються іонні сполуки. При з'єднанні між собою неметалів (елементів VA- VIIA груп періодичної системи) маємо полярні сполуки і здебільшого енергетично маломіцні зв'язку.

Фтор і кисень є при звичайних умовах газами, що виключає можливість їх застосування в піротехнічних виробах. Як окислювачі можна було б використовувати з'єднання, в яких кисень або фтор були б слабо пов'язані з іншими неметалами. Однак більшість таких сполук є або газами або низькокиплячими рідинами, як, наприклад, ClF3, OF2, NF3, N2F4, SF6, Сl2O7, CIO2, NO2, N204 і ін.

Ця обставина, а також токсичність і занадто велика хімічна активність цих речовин в більшості випадків перешкоджають їх практичного застосування.

Цього значною мірою можна уникнути, якщо оксиди неметалів (ангідриди) з'єднати з оксидами металів, наприклад, Cl207 + K20 = 2KCl04; N205 + K20 = 2KN03 т. П.

При цьому утворюються солі, за своїми властивостями цілком придатні для використання. Вони менш хімічно активні, порошки їх при звичайній температурі можуть бути змішуваність з горючими; і суміші ці є досить хімічно стійкими. Такі зазвичай застосовуються в піротехніці окислювачі: перхлорати та нітрати лужних (або лужноземельних) металів, наприклад, КС104, КNОз, Ва (NОз) 2 та ін. Вони зручні для використання, але, звичайно, значно менше енергетично вигідні, ніж елементарний кисень.

Інший тип окислювачів - це оксиди малоактивних металів. Реакції витіснення їх більш активними металами (що стоять вище в ряді напруг) протікають з виділенням значної кількості тепла. Така, наприклад, реакція горіння железоалюмініевого терміту:

Fе203 + 2А1 = А120з + 2Fе + 205 ккал (859 кДж).

Аналогічно можна було б очікувати використання сумішей, в яких більш активний метал витісняв б менш активний з його фторидів. Але, крім економічних міркувань, застосування в піротехніці фторидів в якості окислювачів перешкоджає ще й ту обставину, що фтор (елемент надзвичайно активний) рідко утворює тверді з'єднання з маломіцних зв'язками.

В принципі було б можливе використання в якості окислювачів таких оксидів металів, як, наприклад, Мn2О7, СгО3 і до але властивості цих сполук не сприяють їх застосуванню; Мn2О7 - це хімічно малостійка рідина СгОз - хромовий ангідрид, сильно гігроскопічний.

 * Винятком є ??фториди ксенону: ХеF2, XeF4, XeF6 і XeF8 [77].

Взаємодія Мn2О7 або СгОз з оксидами металів призводить до утворення прийнятних для практичного застосування солей, наприклад:

СгОз + ВаО = ВаСг04; Мn207 + К20 = 2КМn04.

Пероксиди металів вигідні по більшій (в порівнянні з оксидами тих же металів) вмісту в них кисню, але багато хто з них малостійкі при нагріванні (наприклад, CaO2) або по відношенню до води (наприклад, Na2O2) Практично поки з пероксидов в піротехніці використовуються тільки BaO2 і в рідкісних випадках - Sr02 і надперекись - NaO2.

Звернемося тепер до розгляду горючих. Крім металів, міцні зв'язки з фтором і киснем дає водень; досить міцні зв'язки з киснем утворюють також бор, вуглець, кремній фосфор. Значить, ці прості речовини (елементи), а також деякі їх з'єднання (вуглеводні, Бороводні і ін.) Можуть бути використані в піротехніці як горючі. Але тут же мимоволі виникає питання: так як деякі неметали (азот, хлор) дають з киснем, а також з воднем і вуглецем маломіцні зв'язку, то чому ж не об'єднати атоми цих елементів. в молекулу таким чином щоб азот (або хлор) виконував в ній роль буфера, відокремлюючи С і Н від кисню?

З іН|N] 0. (Буфер)

При зовнішньому енергійному впливі на таку молекулу буфер буде викинутий, а при з'єднанні С і Н з киснем з утворенням СО2 і H20 виділиться велика кількість тепла. Отже, досить екзотермічні можуть бути і реакції внутрішньомолекулярного горіння.

Ця думка цілком справедлива і давно реалізована. Речовини містять в молекулі між С і Н, з одного боку, і О, з іншого, буфер - азот (або хлор), давно відомі: це нитросоединения або ефіри азотної (або хлорного) кислоти. Речовини ці здатні до внутрішньо-молекулярні горіння. Але у них є з точки зору піротехніка, один досить істотний недолік. Гомогенність системи, мінімальна відстань між атомами в молекулі призводить до того, що при енергійному впливі ззовні на речовина руйнування його може протікати з великою швидкістю, у формі вибуху. Інакше кажучи, це речовини вибухові (далі скорочено ВВ).

Використання внутримолекулярного горіння ВВ в піротехніці можливо, але пов'язане в багатьох випадках зі значним ризиком: при порушенні режиму горіння може відбутися перехід горіння у вибух.

Разом з тим між Мікрогетерогенна системами - піротехнічними складами, з одного боку, і гомогенними системами - індивідуальними ВВ, з іншого, можлива проміжна ступінь.

Якщо в молекулі певної речовини, що містить буфер - азот, буде мало атомів водню і вуглецю і надлишок (звичайно, до певної межі) атомів кисню, то така речовина буде здатне до реакції внутрішньомолекулярного горіння, але тепло такої реакції невелика, температура горіння невисока , і ймовірність переходу горіння у вибух буде значно менше.

Саме такими речовинами є, наприклад, нітрат або перхлорат амонію. При горінні цих речовин виділяється вільний кисень, а теплота і температура горіння порівняно невеликі:

2NH4C104 = 4Н20 + N2 + С12 + 202;

2NH4N03 = 4H2O + (l -x:) N2 + (l х} 02 + 2хN0.

Однак енергетику цих речовин легко підвищити, додавши до них деякий (за розрахунком) кількість пального (можна використовувати органічне сполучна), щоб цілком використати надлишковий кисень цих речовин. Якщо добавка пального значна і порушує гомогенність системи, то небезпека переходу горіння у вибух буде зменшена.

Поряд з цим може бути реалізований і інший варіант. Є речовини з буфером - азотом, що містять мало атомів кисню і надлишок атомів С і Н. Такі речовини теж будуть здатні до реакцій внутримолекулярного горіння, але тепло і температура таких реакцій будуть невеликі, а отже, буде мала і ймовірність переходу горіння у вибух. До таких речовин можуть бути віднесені нітрогуанідін CN4H402, динітротолуол С7Н6N204, полінітроуретани, поливи-нілнітрат і ін.

Енергетику цих речовин також легко підвищити додаванням до них деякої кількості окислювача (з числа речовин, які не здатні до екзотермічного процесу розкладання). В цьому випадку відбувається порушення гомогенності і тим самим значно зменшується можливість виникнення вибуху.

 




ОСНОВИ ПІРОТЕХНІКИ | КЛАСИФІКАЦІЯ | ГОРІННЯ СОСТАВІВ | окислювачі | ВИБІР окислювача | властивості окислювача | гігроскопічність | ВИБІР І КЛАСИФІКАЦІЯ | висококалорійні пальне | ВИРОБНИЦТВО ПОРОШКІВ МЕТАЛІВ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати