Перманганат + алюминиевая пудра и зачем оно надо

Состав подкупает простотой приготовления, относительной безопасностью (не реагирует на трение) и эффектным сгоранием с ярчайшей вспышкой. Но заставить его работать в составе изделий непросто — будучи утрамбованной, смесь перманганата калия с алюминиевой пудрой вспыхивать перестает и спокойно сгорает даже без особых внешних эффектов. Потому задача сводится к тому, чтобы заставить состав оставаться в состоянии текучего порошка до момента поджига. Заметим, что если заменить перманганат на бертолетову соль, то состав теряет безопасность, но зато активно горит даже в спрессованном состоянии.

Для любых взрывчатых веществ и порохов приняты две характерных величины — бризантность и фугасность. Соотношение между бризантностью и фугасностью — как между мощностью и энергией. Настоящие (бризантные) ВВ отличаются от порохов именно свойством бризантности, т.е. высокой мгновенной мощностью импульса при взрыве. Настоящие ВВ должны обладать также свойством детонации — мгновенного (со скоростями километры в секунду) распространения фронта пламени при наличии инициирующего импульса. Есть и такие ВВ ('инициирующие'), для которых инициирующим импульсом служит механическое воздействие или просто нагрев — к ним относится всем известная гремучая ртуть, азид свинца и многие другие подобные вещества. Однако, большая часть настоящих ВВ для детонации требует достаточно большого энергетического импульса, потому без детонатора они безопасны — такие ВВ называются еще вторичными. У порохов, как и вообще у всех ВВ с выделением газообразных продуктов, скорость горения возрастает с повышением давления, причем у настоящих ВВ эта зависимость практически пропорциональная, у порохов более медленная, по степенному закону с показателем примерно 0,5 или меньше (подробнее см. [12]). Промышленные и военные бризантные ВВ — тротил, гексоген, аммонал и пр. — это специально подобраные химические соединения или смеси, у которых обычное горение (когда скорость рапространения пламени не превышает миллиметров-сантиметров в секунду) ни при каких условиях при отсутствии инициирующего (первичного) ВВ не переходит в детонацию. Метательные ВВ или пороха (к которым относится и большая часть составов, описанных в разделе 'Цветные огни') отличаются от ВВ тем, что детонации они не подвержены совсем, бризантность у них снижена настолько, что не поддается измерению стандартными методами, зато фугасность на высоте. Кроме того, бризантные ВВ тем лучше взрываются, чем они более уплотнены (тогда фронт детонации распространяется без препятствий), а пороха, наобоорот, в уплотненном состоянии медленно горят послойно, для взрывного эффекта им нужно определенное свободное пространство между гранулами, чтобы пламя охватывало сразу весь объем. И тем не менее, при взрыве порохового заряда, хотя распространение фронта пламени и происходит с большой скоростью, она измеряется сантиметрами-метрами в секунду, а не километрами, как при детонации, поэтому с формальной точки зрения это все-таки горение, а не полноценный взрыв. Кроме того, детонирующие ВВ способны взрываться без всякой оболочки (наличие которой лишь при некоторых условиях может усиливать и направлять взрыв) — так, таблетка иницирующего ВВ (азида свинца), положенная поверх стеклянной пластинки, пробивает в ней отверстие, не разбивая ее, завернутая в бумагу тротиловая шашка способна разнести подложенную доску в щепки и серьезно контузить находящегося вблизи человека. А вот пороха, в том числе и черный порох, без прочной оболочки ко взрыву неспособны вовсе1.
Рассматриваемая здесь смесь перманганата с алюминиевой пудрой в некоторых отношениях ведет себя подобно порохам, но не совсем. Неутрамбованная смесь (как, кстати, и рассмотренная в предыдущем разделе смесь Армстронга) — типичный пример взрывчатого вещества с высокой бризантностью и очень малой фугасностью. Фугасность порохов обусловлена в основном большим количеством горячих газов, выделяющихся в результате реакции (для черного пороха примерно 1:300-1:700 по объему). А для рассмотренной здесь смеси Al+KMnO4, как и для смеси Армстронга, описанной в предыдущем разделе, которые газов практически не образуют, взрывной импульс, который обуславливает выталкивающий эффект для конфетти в новогодних хлопушках или разрывает недостаточно прочный корпус изделия, возникает только из-за расширения воздуха за счет высокой температуры. Так как температура горения алюминия весьма высокая, то и эффект от быстрогорящих смесей с алюминием получается довольно значительный (а в случае смеси Армстронга он обусловлен еще и высокой скоростью реакции, не зависящей от наличия оболочки). Поэтому смесь Al+KMnO4 близка к порохам по тому свойству, что не любит уплотнения, но в отличие от последних, скорость ее горения от давления совсем не зависит. Кстати, эффект яркой объемной вспышки, который очень эффектно проявляется при зажигании этой смеси в кучке на воздухе (из-за чего попытка поджечь такую смесь зажигалкой или обычной короткой спичкой с гарантией приводит к обоженным пальцам) практически исчезает при взрыве в замкнутом объеме — вся энергия уходит на нагревание воздуха.

Сама по себе смесь приготавливается из алюминиевой пудры и тонко растертого перманганата калия. Оптимальное соотношение по весу, выведенное автором из неисчислимого числа экспериментов: 7 долей KMnO4 на 3 доли Al (в принципе соотношение можно менять в пределах от 3:1 до 2:1). Эффект сильно зависит от тонины помола марганцовки: ее тщательно растирают в ступке так, чтобы совершенно не оставалось блесток. Затем ее пересыпают в пузырек, туда же загружают отмеренное количество пудры, закрывают крышкой и долго перемешивают, встряхивая и переворачивая посудину. В принципе прореагирует и крупная марганцовка с алюминиевыми (и даже стальными или чугунными) опилками или магниевым порошком, но зажечь такую смесь — еще та задача, и взрывной эффект в ограниченном пространстве будет гораздо слабее, потому и необходима металлическая пудра и очень тонко растертая марганцовка. Испытывать такую смесь можно только с помощью длинной 'каминной' спички или лучины (желательно также надеть перчатку), иначе ожог пальцев неминуем.

При приготовлении учтите, что оба компонента крайне неприятные. Пудра имеет свойство пачкать все, до чего дотянется, образуя трудно смываемые блестящие пятна на недостаточно чистой поверхности кухонного стола и очень трудно оттирается с одежды. А марганцовка создает неотстирываемые коричневые пятна на влажной одежде и, если малиновые брызги при мытье ступки не смыть с поверхности раковины сразу, то они также коричневеют и потом оттираются с фаянса с трудом.

Внимание! Все смеси перманганата калия с металлами пробовать на поджиг только с помощью длинных 'каминных' спичек или лучины! Иначе ожог пальцев обеспечен наверняка.

Зачем оно надо

Один из традиционных способов применения смеси Al+KMnO4 — в совокупности с доработанными новогодними хлопушками. Из хлопушки вытряхивают конфетти, осторожно пинцетом вынимают картонный кружочек и вместо всего этого засыпают чайную ложку смеси. В смесь можно добавить обломков разноцветных звездок или положить сверху целую круглую звездку, обработанные воспламеняющей подмазкой, как описано в разделе 'Звездки' (подробнее см. также раздел 'Простые пиротехнические изделия'). Смесь прижимают легким бумажным или ватным тампоном, стараясь ее не уплотнять — только чтобы она не высыпалась наружу. Отверстие хлопушки заклеивают, например, малярным скотчем. Полоской скотча также фиксируют нитку на корпусе, чтобы случайно за нее не дернуть при переноске и установке хлопушки на место.

Хлопушку следует привязать на палку метра два длиной или к ветке дерева, а нитку удлинить так, чтобы дергать с безопасного расстояния, руку лучше защитить перчаткой. Ни в коем случае не дергать за нитку, держа ее и хлопушку в руках, и тем более направляя тыльной стороной себе в лицо! Можно получить сильный ожог правой руки (той, которой дергаете за нитку), а в худшем случае ожог лица и повреждение глаз!

По той же причине не стоит засыпать более чайной ложки смеси — хлопушечный терочный запал из смеси Армстронга добавляет свой эффект к нашей смеси и все это взрывается с ослепительной вспышкой и грохотом. Из хлопушки при этом вылетает назад ограничительный картонный кружок, а заделка распрямляется, оставляя совершенно ровную трубку. Вспышка будет только, если имеется свободное пространство — если сверху положить звездку или просто плотно закупорить отверстие, то вспышка будет гораздо меньше, зато грохот будет еще сильнее. (Уплотненная смесь также будет взрываться при инициации запалом Армстронга, но вспышка также будет гораздо меньше, а просто от огня уплотненный состав не взрывается, а тихо сгорает).

В составе фонтана или форса состав Al+KMnO4 можно эксплуатировать следующим образом (способ разработан автором). Из плотной бумаги вырезаем полоску от одного до двух сантиметров шириной и длиной сантиметров 7-8. Одним концом ее приклеивают к середине полоски стандартного малярного скотча 4 сантиметра шириной и длиной около 7 сантиметров. Бумажную полоску оборачивают вокруг круглой оправки 16-18 миллиметров, формируя круглую обечайку маленького стаканчика. Его снимают с оправки и фиксируют приклеенным скотчем, оборачивая его вокруг обечайки полностью. Один выступающий край скотча с торца заминают, формируя донышко стаканчика и с помощью чайной ложки засыпают смесь до верха обечайки. Трамбовать ни в коем случае не надо, можно только слегка уплотнить, постукивая донышком о поверхность стола. Второй край скотча также заминают сверху, не давая смеси высыпаться.

Полученный патрончик с неуплотненной смесью можно вставить между слоями цветных огневых составов фонтана (см. раздел 'Простые пиротехнические изделия'). Состав сверху, самом собой, уплотняют обычным образом, только трамбовка, которой это делается, не должна быть слишком тонкой, чтобы не прорвать верхнюю крышку патрончика и не загнать огневой состав в нашу смесь при трамбовке. Догорев до стаканчика, фонтан дает мощную вспышку с грохотом, а затем продолжает гореть следующим цветом. Также можно заложить такой патрончик побольше размером в конец ракеты-форса вместо разрывного заряда.


1Разделение ВВ на метательные, бризантные и инициирующие в известной степени условно, и часто не зависит от химического состава. Автор [12] резонно указывает, что 'подразделение ВВ на вторичные. инициирующие и метательные по признаку устойчивости горения в известной мере условно, поскольку эта устойчивость зависит не только от химической природы BВ, но и от физической структуры заряда, а также от условий горения; изменением этих факторов можно существенно изменять степень устойчивости горения большинства ВВ'. Типичным примером двойственной природы одних и тех же химических соединений может служить нитроцеллюлоза (о ней см. следующий раздел), которая, в зависимости от условий нитрования, механической формы частиц, физического состояния, наличия примесей и других факторов может служить основой как типичных порохов или ракетных топлив, абсолютно не подверженных детонации, так и весьма эффективных вторичных ВВ (пироксилиновые шашки или шнуры).(назад к тексту)


<< Бертолетова соль | Нитроцеллюлоза >>

HOME PAGE