Бертолетова соль, получение, зачем оно надо и обращение с ней

Бертолетову соль найти в свободной продаже сложнее, чем некоторые вещества из 'списка прекурсоров'. Теоретически бертолетову соль можно заказать в некоторых интернет-магазинах химреактивов, но практически это достаточно сложно. И это оправдано — в неопытных руках она представляет собой довольно опасное вещество, которое в принципе почти ни для чего не требуется, кроме вот таких пиротехнических опытов. Зато, получив ее самостоятельно, вы как бы сдаете экзамен на умение обращаться с химической атрибутикой, и доказываете, что имеете как минимум, начальную квалификацию в химии.

Получить ее самостоятельно несложно, благо дефицитных реактивов для этого не требуется — только терпение и аккуратность. Если есть химическое оборудование (колбы и трубки на шлифах и т.д.) можно получать KClO3 пропусканием хлора в горячий раствор едкого кали — благо описание этой реакции есть в каждом более-менее продвинутом пособии по химии. В условиях отсутствия оборудованной лаборатории этим путем лучше не идти: можно серьезно отравиться хлором. В этом случае проще получать хлорат электролизом хлористой соли. Процесс этот не для любителей быстрых решений, почему я и говорил о некоторой проверке, которую вы таким образом проходите.

Получение KClO3 методом электролиза KCl

В сети опубликовано множество описаний технологии электролиза хлористой соли натрия или калия в домашних условиях — всяк делает по-своему и у всех, что удивительно, получается. Это указывает на то, что проведение процесса проще, чем кажется. Здесь [10] приведено наиболее толковое описание технологии из всех, встречающихся в Сети, включая все вариации. Ниже описано, как автор ее реализовывал на практике. Изложение скорректировано на основе личного опыта и с привлечением других источников.

Из расходников нужно запастись фильтровальной бумагой и индикаторными полосками для определения pH. Вместо фильтровальной бумаги удобнее использовать нетканый материал, который продается в магазинах 'Садовод' — им накрывают грядки весной, чтобы тепло не уходило, а дождевая вода, наоборот, проникала в почву. Материал этот делается из полипропиленового волокна, он прочнее бумаги, не размокает в воде и может быть даже, при желании, использован в качестве фильтра неоднократно. Только проследите, чтобы материал был не слишком плотной разновидности — они предназначены для мульчирования и плохо пропускают воду.

Кроме того, в небольших количествах понадобится бихромат (или хромат) калия, а также 5% р-р соляной кислоты. По поводу основного реактива (хлористого калия) — далее.

Для начала нам нужен электролизер. Он делается из 700-граммовой банки с завинчивающейся крышкой, удобнее делать сразу два устройства (см. фото). Анодный электрод делается из химически стойкого материала — идеально подходит платина, но за неимением обычно используют графит. Графит плох тем, что электроды из него получаются одноразовыми, для многократного использования их как-то там покрывают двуокисью свинца, но, по-моему, овчинка не стоит выделки. Я использовал 10-миллиметровые графитовые электроды для дуговой резки — такие несложно приобрести в интернет-магазинах и стоят они копейки. Большое преимущество их в сравнении с другими источниками графита в том, что они покрыты слоем меди, к которому надежно присоединяется провод — пайкой или с помощью обжимного хомута. Из одного электрода, распиленного ровно пополам, получается два анода — для первой экспериментальной пробы достаточно.

Половинки электрода, которые получаются длиной около 15 см, погружаются в любой раствор, растворяющий медь (перекись водорода с лимонной кислотой, разбавленная до 15-20% азотная кислота, хлорное железо и т.п.) почти на всю длину, за исключением верхних 2-3 сантиметров, которые можно защитить липкой лентой. После растворения меди промойте электрод чистой водой и к верхней части подпаяйте или прижмите хомутом отрезок гибкого провода 1,5-2,5 мм2. От места крепления провода в сторону длинной части на электрод натягивается отрезок термоусадочной трубки 2-3 сантиметра длиной для последующей изоляции от металла крышки.

Одного графитового электрода диаметром 10 мм, по моему опыту, хватает как раз на нужные нем двое с половиной — трое суток электролиза, потом он эррозирует полностью и обламывается у границы электролита с воздухом. Именно поэтому мы будем вести процесс при сравнительно небольших плотностях тока — чем она больше, тем быстрее идет износ графита. При обломе анода в одной из банок, во второй процесс можно продолжить или вообще его остановить — обычно к этому времени реакция проходит процентов на 60-80%. Довести реакцию до конца можно двумя путями: или заменять электрод в процессе, или, что предпочтительней, сразу соорудить анод из нескольких электродов, сложив их вплотную друг к другу и скрепив общим хомутом или пропаянным проводом вывода (я в конце концов стал применять по три половинки электродов в каждую банку). Складывать анод из нескольких нужно также в случае, если сварочные электроды попались тоньше 10 мм.
Кстати, если вы используете контактные щетки от троллейбуса или другие подобные графитовые изделия, то не надо в них резать резьбу, которая все равно получается непрочной и контакт, соответственно, плохим. Возьмите обжимной хомут для крепления шлангов (в 'Леруа-Мерлене' продаются хомуты из нержавейки) и, если электрод не круглый, придайте хомуту плоскогубцами нужную форму, чтобы он туго обтягивал электрод после затяжки. Провод в простейшем варианте зажимается между хомутом и графитом, можно подсоединить его к хомуту маленьким болтиком с гаечкой или просто припаять. Закреплять в крышке такой электрод следует так же, как описано здесь далее  — чтобы изолировать место подключения провода от непосредственного контакта с парами и газами, выделяющимися при электролизе.

Катоды делаются из отрезков одножильного медного провода сечением 2,5 мм2 и длиной около 12-13 сантиметров, по три штуки на каждый электролизер. На длину около 10 сантиметров провод зачищается, в верхней части около двух сантиметров остаются незачищенными с той же целью изоляции от металла крышки. На самом конце также зачищается небольшой участок, куда подпаивается провод, соединяющий все три катода вместе.

В крышке делается пять отверстий — четыре по окружности, отступающей от внутреннего диаметра горлышка банки на 5-10 мм, и одно в центре. В три отверстия по окружности должны туго входить катоды вместе с изоляцией, в четвертое также натуго, чтобы не проваливался, анод со своей кембриковой трубкой. Чтобы отверстия имели гладкие края и точно подходили под толщину изоляции, их следует сверлить сверлом меньшего диаметра, а потом развернуть хвостовиком напильника до нужного размера. Центральное отверстие — для выхода электролизных газов, делается такого диаметра, чтобы в него свободно проходил термометр.

Графитовый анод должен доходить до самого дна банки, медные катоды — до уровня на пару сантиметров выше. Установив электроды в таком положении и выровняв по вертикали (для чего удобно засверлить в деревянной доске отверстия, куда временно вставляются концы электродов), их закрепляют окончательно на крышке с помощью эпоксидной шпатлевки (смола, замешанная с мелом), сантехнического герметика или термоклея. Причем закрепление делают с обеих сторон крышки, чтобы электроды сидели плотно и не болтались в стороны, а газы не проникали через щели непосредственно к месту контакта с проводом.

Таких комплектов делается два, причем нужно стараться, чтобы они получились максимально одинаковыми по всем параметрам. Мы будем включать электролизеры последовательно, потому их характеристики должны быть как можно более идентичны.

Идеальный источник тока для наших целей — зарядник для автомобильных аккумуляторов с ручной установкой тока и амперметром. Такие стоят на момент написания этих строк около двух тысяч рублей, и содержат в техническом описании пометку 'пригоден для питания электронной аппаратуры'. Автоматические зарядные устройства не годятся, не годятся также обычные источники питания с установкой напряжения, а не тока. Грубым паллиативом в случае отсутствия возможности приобрести указанный источник тока может служить мощный (не менее, чем на 100 ватт) трансформатор на 12 вольт, в комплекте с выпрямительным мостом на ток не менее 10 ампер, и обязательно амперметром, хотя бы в виде обычного мультиметра. Вся эта конструкция подключается через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР). Регулируя входное напряжение, вы устанавливаете нужный ток, контролируя его мультиметром (учтите, что все это будет еще и гудеть на частоте 100 Гц из-за того, что напряжение пульсирующее). Сомневаюсь, чтобы такая конструкция обошлась дешевле, чем готовый источник тока, у которого к тому же на выходе не пульсирующее напряжение, а нормальное постоянное.

Один из основных вопросов: проводить ли электролиз хлористого натрия и затем обменную реакцию полученного хлората натрия с хлористым калием, или сразу хлористого калия? Хлорат калия плохо растворим в воде (см. таблицу далее) и, выпадая в осадок, мешается с графитовой пылью от эрозии анода. Потому считается, что его потом очищать труднее. Это не совсем правда — умные люди свидетельствуют, что трудозатраты по тому и другому способу примерно одинаковы. Ведь хлорат калия, каким бы способом он не был получен, все равно приходится перекристаллизовывать как минимум пару раз, и в этом процессе от графитовой взвеси избавиться не так уж сложно. Гораздо сложнее избавиться от остающихся при обменной реакции микропримесей натрия, который резко ухудшает качество цветных огней.

За исходный материал принято брать калийное удобрение 'калий хлористый' — фактически измельченный минерал сильвинит. Тогда уж действительно лучше проводить электролиз хлористого натрия — в сильвините предостаточно всего, включая натрий. Проще разориться на реактив 'хлористый калий', который дешевле многих других компонентов, которые применяются в пиротехнике. Кроме KСl, как мы говорили, понадобится еще хромпик (бихромат калия, или, как его сейчас называют, дихромат) и на всякий случай соляная кислота. И того и другого понадобится совсем немного, так что можно просто выпросить у знакомого химика или в школьном кабинете.

Электролит готовится из 180 граммов KCl на 550-600 мл воды в каждую банку (то есть, всего 360 г на 1,1-1,2 л, это почти насыщенный раствор при 20°). На это количество добавляется в каждую порцию около 2 грамм бихромата калия. Лучше готовить сразу в большой посуде, чтобы в каждой банке электролит был одинаковым.

Теперь давайте выведем основные соотношения, чтобы прикинуть, когда заканчивать процесс и сколько он продлится в целом.

Основное уравнение на аноде: Cl- + 6OH — 6e- = ClO3- + 3H2O

Общее уравнение реакции: KCl + 3H2O = KClO3+3H2

Количество электронов на один моль участвующих веществ z равно 6, тогда из закона Фарадея: m_KClO3 = (I·t/F·z)×M_KClO3. Число Фарадея F (96500 кулон/грамм-эквивалент), выраженное в ампер-часах, равно 26,8, отсюда произведение тока на время (в часах) I·t = 6·26,8×(m_KClO3/M_KClO3). Отношение массы хлората m_KClO3 к его молекулярному весу M_KClO3 равно попросту числу молей продукта, равному в данном случае числу молей исходного вещества (KCl). 180 грамм KCl (молекулярный вес 74,5) равно 2,4 моля, то есть при стопроцентном выходе мы должны получить около 300 грамм KClO3 (молекулярный вес 122,5). Из уравнения выше следует, что на это потребуется 6·26,8·2,4 = 386 ампер-часов электричества. Отсюда легко подсчитать время реакции: например, при токе в 5 ампер необходимо вести электролиз 77 часов (примерно трое суток). Потери на счет неполного протекания и ухода реакций в сторону сюда не входят, и не учитываются. Кстати, расчет полностью годится для случая электролиза хлористого натрия, а не калия, если его исходное количество брать в молях, а не в граммах (2,4 моля NaCl = 138 грамм).

Посчитав все это, можно приступать к процессу. Так как в процессе выделяется хлор, то устанавливать всю конструкцию следует в сарае или под навесом, где за трое суток ее не достанет любопытный кот и источник тока не повредит ночная сырость. Заливаем электролит в обе банки одинаковое количество (550-600 мл на 700-миллилитровую банку) соединяем банки последовательно анодом к катоду и подключаем источник тока в правильном порядке (плюсом к аноду одной банки, и минусом к катоду второй). Выставляем ручку тока на минимум, включаем источник и устанавливаем нужный ток. Первоначально лучше установить ток порядка 2-3 А, иначе пена, образующаяся в электролите за счет выделения растворенного воздуха, может выплеснуться через центральное отверстие. В течение получаса пенообразование несколько успокаивается и ток можно довести до 5 ампер.

После этого нужно каждые полчаса проверять температуру. Она должна установиться в пределах 40-60 градусов (больше днем, когда в сарае, где вы это все установили, температура высокая и меньше ночью, когда прохладно). Если температура лезет вверх, то следует погрузить банки на половину высоты в тазик с водой и подождать, пока она установится заново.

Ниже 40 и выше 60 градусов реакцию вести не следует — при высокой температуре быстрее изнашивается анод, а при низкой большая часть образующегося на аноде хлора улетучится. Можно попробовать увеличить ток, охлаждая при этом банки водой, но реакция и без того идет достаточно бурно. После установления температуры проверьте напряжения на каждой из банок. При токе 5 ампер оно должно установиться на уровне 3,5-4,0 вольта. Отсюда, кстати, следует, что в 12-вольтовый источник больше двух таких ячеек включать не следует — запаса по напряжению не будет. В промышленности напряжение на ячейках устанавливается на уровне 3 вольт за счет всяких ухищрений, снижающих сопротивление электролита, но нам экономия ни к чему — за весь процесс установка съест около 400 а-ч × 8 вольт = 3,2 квт-ч электроэнергии, стоимостью на момент написания этих строк около 2,8 руб за киловатт-час (сельский район Тверской области).

Примерно через пару часов электролит потемнеет — это начал разрушаться графит (о том, как обойти ситуацию износа электрода, мы обсуждали выше). Каждые сутки следует проверять pH, и если он отчетливо щелочной (8 и более), снижать до нейтрального 5-процентным раствором соляной кислоты (добавлять аккуратно, маленькими порциями из шприца или пипетки до нейтральной реакции). Если в процессе наступают перерывы, то следует на это время извлекать электроды из раствора, иначе будет корродировать медь. Если в процессе уровень электролита заметно снизится, можете долить свежего раствора KCl, желательно той же концентрации, что и начальный. Где-то через сутки начнет появляться осадок KClO3. При 50° в полулитре воды может раствориться около 100 грамм бертолетовой соли (см. таблицу ниже), потому выпадения осадка раньше, чем через сутки, ждать не стоит.

Сильно затягивать процесс не следует — вместо хлората может получиться перхлорат. Признаком окончания процесса служит а) снижение интенсивности или полное исчезновение запаха хлора; б) растущее сопротивление ячейки, что выражается в повышении напряжения на ячейках до 4,4-4,5 вольт. При напряжении 5 вольт и выше идет переработка хлората в перхлорат, и до этого доводить не стоит. Проще всего контролировать процесс по времени, не превышая теоретически рассчитанной величины. Процент переработки хлорида в хлорат при этом должен составить примерно 50-60% от теоретического.

Очистка полученного хлората

Когда вы сочли, что реакцию следует заканчивать, можно отключить источник и вынуть электроды из банок. Первым делом после этого необходимо довести pH электролита до слабощелочного уровня (около 8), чтобы гарантировать отсутствие кислот в конечном продукте. Для этого нужно добавить 1-2 грамма КОН в каждую банку (не переборщите! Высушить хлорат с примесью едкого кали будет очень сложно). При отсутствии едкого кали можно обойтись углекислым калием, но не едким натром и не содой!. После этого можно приступить к очистке. Если переработка, которая занимает время, сразу не предполагается, то готовый подщелоченный продукт с осадком бертолетовой соли и графита можно оставить на несколько дней.

Растворимость KClO3,
г/100 г воды
Температура,
°C
3,3 0
5,2 10
7,3 20
8,6 25
10,1 30
13,9 40
23,8 60
37,6 80
56,2 100
61,5 104,2*
*Температура кипения насыщенного раствора

После охлаждения осадок бертолетовой соли, перемешанный с графитом, быстро выпадает на дно банок. Некоторое количество трудноотмываемого графита могло осесть на стенках еще в процессе электролиза — на него не нужно обращать внимание. Обе банки ставим на водяную баню: в кастрюлю, ведро или тазик соответствующего размера на дно кладется сетка (изолирующая стекло от нагреваемого дна) и наливается вода до уровня горлышек — все, как при стерилизации домашних консервов. Все это устанавливается на плиту и доводится до кипения. Помешивая раствор в банке, стараются добиться, чтобы вся бертолетова соль растворилась. При 100°С в полулитре воды растворяется более 250 грамм хлората, и результат реакции, исходя из 60-70% эффективности, должен раствориться весь. Если осадок соли полностью растворяться не желает (т.е. или вы провели процесс с необычайной полнотой и эффективностью или количество электролита уменьшилось), следует слить жидкость с осадка на фильтр, и доливая воду мелкими порциями, растворить хлорат окончательно. Перед фильтрованием можно дать раствору немного отстояться, чтобы самый плотный осадок графита остался на дне и не забивал фильтр в первый же момент.

Если нет специальной установки для горячего фильтрования, то фильтрование проще всего производить следующим методом. Надо взять самую легкую пластиковую воронку — чтобы она имела минимальную теплоемкость (но не самодельную из пластиковой бутылки от напитков — она будет деформироваться от горячего раствора) и опустить в нее полгорсти ваты. Вату следует слегка примять, чтобы она не всплывала, но не утрамбовывать, иначе фильтрование продлится слишком долго и раствор успеет остыть. Как показал опыт, в таком фильтре эффективно задерживается весь взвешенный графит. Фильтрование надо повторить дважды, предварительно подогрев отфильтрованный раствор до растворения осадка. Первый раз фильтр можно выжать обратной стороной ложки, второй раз этого делать не надо.

После фильтрования раствор нужно остудить до комнатной температуры, поставив посуду с ним в холодную воду. При охлаждении в растворе сразу начинается кристаллизация. С кристаллов аккуратно слить маточный раствор, кристаллы откинуть на фильтр (из фильтровальной бумаги или нетканого материала) и промыть небольшим количеством — не более 100 мл — дистиллированной или просто кипяченой воды, охлажденной в морозилке холодильника. Перемешать и отжать обратной стороной ложки. Если фильтр из нетканого материала, то его можно сполоснуть маточным раствором и использовать в следующей перекристаллизации. Промывную воду присоединить к маточному раствору и все это поставить в морозилку. Через час-полтора с выпавшим дополнительно осадком проделать все то же самое и затем объединить с основной массой.

Полученные кристаллы остаются желтыми от бихромата и содержат другие примеси. Их необходимо перекристаллизовать повторно. Поставьте миску с кристаллами на плитку и долейте немного воды (обязательно кипяченой или дистиллированной). Когда раствор закипит, то начинайте постепенно доливать воду, пока при кипении не растворятся все кристаллы (но не более того!). Охладите полученный раствор и отфильтруйте на том же фильтре, что ранее. Промывать после этого кристаллы нужно слоями: промыв верхний слой охлажденной водой на фильтре (не более 10 мл воды за раз), отожмите его ложкой и снимите в блюдечко. Затем проделайте то же самое со следующим слоем и так до конца. Промывную воду также присоедините к маточному раствору и поставьте в морозилку на час, после чего можно отфильтровать и промыть остаток.

Если реакция доведена до конца и очистка проделана на настоящем химоборудовании (установка для горячего фильтрования под вакуумом и т.д.), то должно получиться около 400 грамм хлората калия на обе банки (выход примерно 65-70%). В реальности, если все проделано аккуратно, вы, скорее, должны рассчитывать на 50-процентный выход (около 300 грамм), зато продукт будет чистый и безопасный в применении. На это должен указывать его цвет: кристаллы должны быть совершенно белые, может быть с легким налетом желтизны от бихромата. Если хотите, то для надежности можно провести еще одну перекристаллизацию, но в принципе этого достаточно. Учтите, что, хотя хлорат калия не гигроскопичен, сушить результат надо на нагревательном приборе или в духовом шкафу (не выше 100 градусов!), периодически перемешивая — естественным путем он может не высохнуть и за неделю.

Вата, использовавшаяся для фильтрации от графитовой взвеси, может быть высушена и использована для эффектной демонстрации. Поджигать ее следует либо длинной каминной спичкой, либо завернуть в бумагу и поджигать обертку.

Зачем оно надо

Составы цветных огней можно сделать на основе не перхлората, а хлората калия (такие рецепты, в частности, приводят Чувурин [2] и Солодовников [8]). Хлоратный состав, например, сине-голубого огня горит интенсивнее и не 'умирает' под давлением, потому годится для ракеты-форса. Температура воспламенения хлоратных смесей ниже (200-300°С), чем нитратных и перхлоратных (400-500°С), потому они лучше подходят для изготовления звездок. Но бертолетова соль в применении гораздо опаснее остальных окислителей и даже многих настоящих взрывчатых веществ.

Внимание! Все смеси с бертолетовой солью, особенно с присутствием металлов, пробовать на поджиг только с помощью длинных 'каминных' спичек или лучины! Иначе ожог пальцев обеспечен наверняка.

Опасность бертолетовой соли заключается, во-первых, в исключительной чувствительности ее смесей с органическими веществами к удару и трению. В этом плане она намного превышает остальные подобные вещества, даже специально предназначенные для взрыва при ударе, такие, как ацетиленид серебра, азид свинца, гремучую ртуть и прочая. Практически любая горючая примесь — уголь, сахар, древесная и обычная пыль, крахмал — способны заставить хлорат калия взорваться при растирании в ступке. Особенно отличается в этом плане сера, которая, кстати, вместе с бертолеткой входит в состав спичечных головок. Для иллюстрации аккуратно соскоблите состав с головки спички и стукните молотком по его горке на твердом основании — будет микровзрыв, хотя в состав головки специально вводят флегматизаторы, заодно окрашивающие состав и увеличивающие трение (свинцовый Pb3O4 и железный Fe2O3 сурик, толченое стекло). Поэтому спички можно зажигать без намазки, сами по себе, если резко провести головкой по шероховатой поверхности (струганное нелакированное дерево, школьная доска, картон или просто ровный лист бумаги на твердой поверхности).

В принципе любая смесь бертолетовой соли с горючими веществами может служить в виде терочного или ударного запала. Автор, например, использовал для этой цели смесь хлората калия с примерно 10-15% угольной пыли — такой состав хорошо формуется во влажном состоянии и долго хранится без последствий. Еще лучше воспламеняются от трения и удара смеси с серой, но они опасны просто при хранении, вот цитата из переводного пособия нидерландского пиротехника Wissel'a [4]:

'Смеси, содержащие серосодержащие материалы под действием влаги и кислорода воздуха выделяют небольшие количества серной кислоты: 2S+2H2O+3O2 = 2H2SO4, которая легко реагирует с серой образуя смесь политионовых кислот родоначальницей которых является тритионовая кислота H2S306. Политионовые кислоты в смеси достаточно стойки, но при испарении или нагреве разлагаются, выделяя SO2: H2S3O6 = H2SO4+S02+S, реакция необратима, но потери кислоты компенсируются окислением новых порций серы. Указанные процессы в серосодержащих смесях приводят к накоплению серной кислоты, которая весьма гигроскопична и притягивает в смесь еще больше влаги, катализируя собственное образование. Под действием серной кислоты хлорат калия переходит в сульфат образуя хлорноватую кислоту которая постепенно разлагается выделяя СlO2, SO2 образующийся при разрушении политионовых кислот так же вступает в реакцию с хлоратом калия: SO2 + 2KClO3 = 2CIO2 + K2SO4. Выделяющийся ClO2, являясь сильным окислителем, окисляет серу: 2CIO2 + 4S = 2SO2 + S2Cl2, или суммируя приведенные уравнения: S02 + 2KClO3 + 4S = 2SO2 + S2Cl2 + K2S04. Как видно из уравнения, количество SO2 быстро растет, каждая новая порция SO2 удваивается. Начинается постоянно нарастающий цепной процесс, результатом которого является выделение все больших количеств теплоты, что в результате приводит к локальному нагреву смеси и ее самоинициированию, а при быстром нагреве и к взрыву'.

Причем это не теоретические измышления, а реальная практика — согласно Чувурину, описаны многочисленные случаи самовозгорания хлоратных смесей, содержащих серу. Изложенное не противоречит концепции спичек, в головках которых, содержащих серу (4-5%) и бертолетову соль (до 60%), никаких таких процессов не происходит, потому что их специально стабилизируют введением щелочных компонентов, реагирующих с кислотами и гасящих все эти реакции в зародыше — в головках это может быть, например, окись цинка (цинковые белила) ZnO. В пиротехнические хлоратные смеси для стабилизации можно вводить карбонаты (которые, впрочем, снижают и целевые качества смесей). Лично я стараюсь не хранить хлоратные смеси с серой, а если приходится, то в плотно закрытой банке, куда положен пакетик с силикагелем.

Если терочные и ударные составы с бертолеткой необходимо замешать на клею (хотя иногда это необязательно — увлажненная смесь, например, с углем отлично прессуется и образует достаточно прочный конгломерат без дополнительного связующего), то в качестве связующего лучше использовать желатин (костный клей), проверенный на тех же спичках, или декстрин, используемый в хлопушках. Можно также замешивать на синтетических клеях (БФ-2, нитролак). Декстрин, который не препятствует поглощению влаги, и, следовательно, развитию процессов, описанных выше, не стоит использовать для долговременного хранения.

Наиболее известна смесь бертолетовой соли с красным фосфором ('запал Армстронга'), которая, в частности, применяется в обычных новогодних хлопушках. Смесь очень чувствительна и реагирует на слабое нагревание и трение (например, взрывается при растирании между пальцами). Если влажную смесь в количестве всего 0,8-1 грамм закатать в бумагу, то после высушивания такой заряд вдребезги разносит картонную трубку со стенками в 4 мм толщиной (начинаешь верить в 'порох Мерло', состоящий из обрезков бумаги, пропитанной бертолетовой солью [1]).

Если будете делать 'запал Армстронга' (он может быть очень эффективен при добавке в фонтаны), то учтите несколько моментов. Во-первых, рабочее количество смеси — где-то 0,25-0,3 грамма максимум (из 10 грамм смеси 30-40 порций). 0,8-1 грамм — это уже очень много, такое количество, как говорилось, разносит корпус. Больше десяти грамм смеси готовить за раз я не рекомендую, да это и не требуется: над упаковкой 30-40 порций вы и так устанете, а их хватит на снаряжение десятка фонтанов.

Во-вторых, после работы внимательно проследите, чтобы крупинок смеси не оставалось на столе, рабочих инструментах, подстеленной бумаге и, главное, чтобы пальцы были чистыми. На пальцах смесь высыхает очень быстро и попытавшись инстинктивно ее растереть, рискуете получить серьезный ожог. А крупинки на столе могут в дальнейшем случайно поджечь что-нибудь горючее или взрывоопасное. Все такие предметы нужно обязательно протереть влажной тряпкой (или ватой с ацетоном, если смесь готовилась не на воде), бумагу, вату и тряпки потом выбросить так, чтобы они что-нибудь не воспламенили (лучше всего спустить в канализацию).

Порядок приготовления: взвешивают отдельно 7,5 грамм бертолетовой соли, 0,5 грамма декстрина и 2,5 грамма красного фосфора. В профессиональных изделиях (хлопушках) добавляют в качестве горючего до 15% трехсернистой сурьмы, которая обеспечивает некоторое количество газообразных продуктов. Бертолетову соль растирают в ступке, фосфор отдельно на бумаге пальцем. Растертую бертолетку перемешивают на листе бумаги с декстрином, ссыпают в рюмку и добавляют 1 мл воды или 25-процентного раствора спирта. Вместо декстрина и воды можно использовать неводный синтетический клей (типа БФ-2, например), нитролак, или идитоловый лак (раствор идитола в спирте) но такой состав сохнет быстрее, потому придется торопиться. Во влажную бертолетову соль добавляют красный фосфор. Смесь должна быть густоты сметаны, причем с окончательным результатом надо подождать до разбухания декстрина минут 20: если она слишком густая — добавьте каплю воды. Если вы с жидкостью промахнулись, то лучше не ждать, пока смесь подсохнет и загустеет, а взвесить еще немного компонентов и добавить по очереди в смесь.

Размешанную массу (во влажном состоянии она безопасна) раскладывают на заранее нарезанные кусочки 1х1 см картона или плотной бумаги и оборачивают одним слоем туалетной или газетной бумаги, смоченной декстриновым клеем, так, чтобы не оставалось торчащих концов бумаги. Высохшая смесь должна быть цвета 'соль с перцем' (при избытке красного фосфора она просто красно-коричневая). Можно сделать несколько разрывных зарядов побольше размером.

Попытки поджечь какую-нибудь горючую смесь с помощью 'запала Армстронга' могут служить иллюстрацией к тому положению, что характер горения пиротехнических смесей очень зависит от того, как именно их воспламеняют. 'Запал Армстронга' заставляет взрываться все, что в принципе к этому способно: самодельный черный порох, пороховую мякоть, плохо утрамбованные цветные составы, алюминий с марганцовкой и т.п. Вполне вероятно, что он взрывает и настоящие ВВ, которые без инициирующего ВВ не взрываются. То есть это вполне приличный инициирующий состав, но только требующий крайней осторожности в применении (говорят, французы и, кажется, немцы довольно долго применяли терочные запалы в гранатах, хотя, конечно, давно от них отказались). Хранится в сухом состоянии правильно составленная 'смесь Армстронга' вполне надежно, новогодние хлопушки срабатывают и спустя годы.

Автор хранит готовые запалы в герметично закрывающейся пластиковой баночке. Чтобы они не пересыпались и не терлись друг об друга при переноске, сверху их прижимают ватой и дополнительно вкладывают пакетик с силикагелем. Учтите, что без связующего смесь хлората калия с фосфором может взрываться самопроизвольно. Шидловский [11] пишет, что добавка идитолового лака значительно повышает устойчивость смеси за счет обволакивания зерен состава. Очевидно, таким же действием обладают и другие связующие.

У автора в практике был случай самоподрыва такой смеси, замешанной на декстрине. Несколько порций смеси хлората калия с большим избытком красного фосфора (получившегося потому, что делалось по самодеятельным рецептам из форумов, где тупо повторяется объемное соотношение 3:1, хотя на самом деле оно такое по весу) примерно по 1-2 грамм с добавкой декстрина были повторно размочены в воде и затем закатаны по отдельности в бумагу. После сушки они помещены в пластиковый стакан и сверху легонько прижаты пучком ваты для исключения их трения друг об друга. Через несколько часов стакан без видимых причин с оглушительным грохотом взорвался. Обошлось без последствий, так как общее количество смеси было невелико, только клочки обгоревшей ваты и кусочки пластика потом пришлось собирать по всему помещению. Автор предполагает, что в этой смеси сыграла роль вся совокупность факторов: избыток фосфора, повторное смачивание и наличие ваты, которая удерживала тепло при окислении красного фосфора во влажной среде.

'Смесь Армстронга' чувствительна к трению и резкому удару, простое давление она (запакованная в мягкую бумагу) переносит довольно достойно, потому ее можно вкладывать в фонтаны, перемежая слоями составов цветных огней. Каждый такой слой уплотняют осторожно, без резких движений.

В пиротехнике хлорат калия почти всегда может быть заменен на менее опасный перхлорат, но в некоторых случаях в составах цветных огней и звездок целесообразно все-таки использовать хлорат (у Чувурина [1,2] большинство рецептов с хлоратом, у Солодовникова [8] вообще все). Если приведенные далее смеси с нитратами и перхлоратом калия можно и даже желательно перемешивать совместным растиранием, то смеси с бертолетовой солью ни в коем случае! Хлорат калия растирать отдельно, ступку до и после растирания вымыть или протереть влажной тканью. Перемешивать с растертыми отдельно компонентами небольшими порциями пальцем или обратной стороной ложки на листе бумаги, а затем встряхиванием в закрытой банке (разумеется, к составу Армстронга последнее не относится!). Хорошим способом в некоторой степени обезопасить себя при смешении составов с бертолетовой солью служит совет из [8] — смачивать компоненты перед смешением небольшим количеством спирта (не более 3-5 грамм на 100 грамм смеси); заодно это предотвращает пыление.

Повторим, что хлоратные составы с серой не следует хранить длительное время, или хранить следует так, чтобы исключить попадание влажного воздуха — в жестяных или пластиковых коробках, куда вместе с ними вкладывается мешочек с силикагелем для осушения воздуха.


<< Стопин | Перманганат >>

HOME PAGE