Окислительно-восстановительные реакции, протекающие при горении пиротехнических средств. Проблемы безопасного использования пиротехники

Изделия наземного действия, имитирующие пушечные выстрелы, разрывы снарядов, мин, служат для создания звуковых и световых эффектов. Известно, что звуки могут быть чрезвычайно разнообразными: шелест, шипение, свист, выстрел. И, скажем, звуковой эффект, похожий на свист, получается при горении составов, содержащих хлорат калия и галловую кислоту (С₆Н₂(ОН)₃СООН), запрессованных в бумажную трубку. Частота звуковых колебаний может меняться в довольно широких пределах в зависимости от длины бумажной трубки и скорости горения состава.

Для звуковых эффектов "выстрела" в фейерверках используются либо дымный ружейный порох, либо пиротехнические смеси, сгорающие с большой скоростью, например, смесь из 68--69 процентов перхлората калия, 32--31 процента алюминиевой пудры и 1 процента графита.

Патроны, кометы и другие изделия, выбрасывающие в воздухе горящие пироэлементы. Наиболее распространенные изделия этой группы -- "пиротехнические бураки", "кометы" и "римские свечи". При пуске "пиротехнического бурака", например, из мортиры вылетает сноп горящих разноцветных звездочек, факелов, хлопушек, оставляющих за собой мириады огненных искр и взрывающихся в воздухе яркими вспышками. "Кометы" взлетают в воздух, оставляя за собой золотистый или серебристый огненно-искристый шлейф, а "римские свечи", подобно автомату, выстреливают пиротехнические звездочки самых разных оттенков.

Изделия высотного действия, выстреливаемые из мортир и выбрасывающие в воздух на высоте 100--500 метров горящие пироэлементы, флаги, транспаранты :

Фейерверочные изделия высотного действия, выпускаемые отечественной промышленностью, внешне представляют собой сферический корпус, начиненный пиротехническими элементами, и вышибной пороховой заряд с электровоспламенителем, прикрепленным к корпусу. Корпуса всех изделий выполнены из легких материалов--картона и бумаги: это обеспечивает безопасность зрителей.

Фейерверки высотного действия выстреливают из специальных мортир, имеющих вид обычных металлических труб.

Для производства праздничных салютов разработаны специальные многоствольные салютные установки: 250-ствольная для 105-миллиметровых, 50-ствольная для 195 и 25-ствольная для 310-миллиметровых фейерверочных изделий. Все они смонтированы на грузовых автомобилях. Установки заранее заряжают на базах хранения и, полностью подготовив к стрельбе, транспортируют на пусковые площадки.

После подачи тока срабатывает вышибной заряд, который выбрасывает снаряженный шар на заданную высоту. На вершине траектории -- после сгорания замедлителей -- срабатывает воспламенительно - разрывной заряд, который разрывает корпус, воспламеняет и выбрасывает горящие пироэлементы.

И тогда ночное небо озаряется красочными заездками, распускающимися лепестками цветов, снопами искрящихся брызг, скачущими водопадами и ниспадающими огненными шлейфами...

19. Бенгальские огни

Бенгальский огонь -- пиротехнический состав, содержащий азотнокислый барий (окислитель), порошкообразные алюминий или магний (горючее), декстрин или крахмал (цементатор) и оксидированные железные или стальные опилки. Состав наносят на отрезки железной проволоки, получая т. н. бенгальские свечи. При поджигании, бенгальский огонь медленно горит, разбрасывая яркие, сверкающие искры (догорающие на воздухе частицы металла).

20. Пиротехника и спички

Кроме световых эффектов методы пиротехники часто используются для получения тепла. Наиболее известным пиротехническим устройством, предназначенным для получения тепла, является обыкновенная спичка.

История способов добывания огня уходит в древние времена. Пользование огнем позволило человеку снять с себя зависимость от климата и местности. Однако многие столетия способы получения огня были примитивными и очень трудными, только накопление знаний в области физики и химии помогло упростить их. Лишь в конце XVIII века начали появляться приспособления для получения огня, основанные не на первобытных способах (трение, удар), а на химических реакциях.

В 1806 году французский химик К. Бертолле обнаружил, что полученная им соль (бертолетова соль) энергично реагирует с концентрированной серной кислотой и в этот момент может воспламенять горючие вещества:

3KClO₃ + H₂SO₄ = 2ClO₂ + KClO₄ + K₂SO₄ + H₂O

2ClO₂ = Cl₂ + 2O₂.

Соотечественник и современник Бертолле Жан Шансель нашел этому открытию неожиданное "прикладное" применение - использовал его для превращения "серной лучинки" - лучинки с небольшим количеством застывшей серы на одном конце - в первую "макательную спичку", которая представляла собой тоже лучинку, но уже с головкой из затвердевшей смеси бертолетовой соли, сахара, серы и клея. Если головку такой спички смочить серной кислотой, бертолетова соль в ней начинает разлагаться, выделяющийся из нее кислород воспламеняет серу, сахар и спичка разлагается.

С₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ = 12CO₂ + 11H₂O (горение сахара).

Тепло выделялось при взаимодействии сахара с кислотой, бертолетова соль усиливала горение за счет выделяемого кислорода. Чтобы пользоваться такими спичками, требовалось носить с собой пузырек с концентрированной кислотой, что не только вызывало неудобства, но и приводило к химическим ожогам при неосторожном обращении с кислотой. Поэтому «кислотный» способ не нашел распространения.

В 1832г англичанин Г.Конгрев предложил спичку, головка которой состояла из смеси бертолетовой соли с серой или сульфидом сурьмы. В отличие от "макательной спички" она воспламенялась от трения. Ее вкладывали в сложенный вдвое кусочек наждачной бумаги, зажимали пальцами и затем быстро выдергивали. Благодаря трению головка спички нагревалась, входящая в ее состав бертолетова соль начинала разлагаться и поджигала серу, а потом и лучину.

Реакция: 3КСlO₃ + Sb₂S₃ = 3КСl + Sb₂О₃ + 3SO₂

сопровождалась выделением газообразного диоксида серы, который имеет характерный резкий, свойственный кислотам запах. Этот же запах заметен при зажигании серных спичек, в которых часть сульфида сурьмы или весь сульфид заменены более дешевой порошкообразной серой: 2КСlO₃ + 3S = 2КСl + 3SO₂.

Спички, которые мы с Вами сейчас используем, получили название "шведских" только потому, что их промышленное производство было организовано вначале в Швеции. Из Швеции их вывозили во все страны мира, в том числе и в Россию. Безопасные шведские спички появились в 1866-1868 гг. Головка современной спички состоит из бертолетовой соли, серы (или сульфида сурьмы), порошка из стекла или кремнезема, клея. Самая простая по составу намазка, которую наносят на боковые стороны спичечной коробки, состоит из красного фосфора, порошка из стекла и клея. При трении головки спички о намазку коробки она нагревается и нагревает задетый ею красный фосфор, незначительная часть которого превращается при этом в белый фосфор, который мгновенно загораясь в месте соприкосновения с бертолетовой солью головки, вызывает ее разложение.

5КСlO3 + 6Р = 5KСl + 3Р2O5.

Выделяющийся при этом кислород поджигает горючее вещество головки, от которого загорается и соломинка спички.

21. Безопасность при производстве пиротехники

История пиротехники полна трагических событий. Со страниц новостей не сходят страшные сводки:

16.09.2005// На пиротехническом рынке в Мексике прогремели мощные взрывы.

28.10.2004// При взрыве на пиротехнической фабрике в Китае погибли 13 человек.

05.10.2004 // В Китае взорвался завод - двадцать семь погибших.

04.10.2004 // При взрыве завода фейерверков в Таиланде погибли 14 человек.

17.04.2004 // В Китае взорвался химзавод - власти эвакуируют 150 тысяч человек.

29.07.2003 // При взрыве на китайском заводе фейерверков погибли 29 человек.

Изготовление фейерверков несложно, но требует известной аккуратности внимательности, кропотливости, а главное - осторожности. В процессе составления разных смесей для изготовления фейерверков приходится иметь деле в большинстве случаев с огнеопасными и даже взрывчатыми веществами. В иных случаях достаточно сотрясения или несильного удара, чтобы вызвать воспламенение или взрыв смеси, а с ними и пожар всего помещения, поэтому необходимо хорошо усвоить хотя бы следующие основные правила, предохраняющие от несчастных случаев.

1. В жилом или деревянном помещении ни в коем случае нельзя в больших количествах хранить порох, бертолетову соль и другие взрывчатые вещества.

2. Ни в коем случае не следует в сухом виде прессовать или растирать взрывчатые составы, в особенности содержащие бертолетову соль и сернистую сурьму. В случае необходимости состав должен быть предварительно смочен спиртом и превращен в жидковатую или тестообразную массу.

3. Если во время работы просыпается на пол какой-либо взрывчатый состав, то работу нужно прекратить и тщательно собрать просыпанное, и бросить в воду. Нужно следить, чтобы у работающих ноги не были обуты в сапоги с железными гвоздями. Лучше всего работающим пользоваться мягкими туфлями и пол время от времени спрыскивать водой.

4. Соли бария, меди, свинца, ртути, мышьяка, цинка, сурьмы - очень ядовиты, и при истирании в порошок нужно с ними быть осторожными, и потому не следует вдыхать их пыль.

5. Все применяемые в пиротехнике вещества должны быть чистыми, абсолютно сухими и измельченными в тонкий порошок. Размельчение взрывчатых веществ нужно производить с величайшей осторожностью и аккуратностью. Так, например, порох никоим образом нельзя толочь в каменной ступе; для измельчения пороха употребляют деревянную доску или деревянную коробку, а самое растирание производят деревянным пестиком.

6. Калийную селитру, которую необходимо применять в виде тонкого порошка, переводят в порошкообразное состояние таким же растиранием на деревянной доске деревянной палочкой. Другой способ тонкого измельчения калийной селитры состоит в том, что ее обливают кипящей водой в количестве, равном 1/4 части веса селитры, а затем полученный раствор выпаривают при постоянном помешивании до абсолютной сухости; в результате этой операции получается порошкообразная, достаточно измельченная селитра.

7. Хлорноватокислый калий (бертолетова соль) в химически чистом состоянии чрезвычайно легко взрывается, поэтому в пиротехнике нужно применять технический хлорноватокислый калий; соблюдая необходимую осторожность, его можно размельчать деревянным пестиком или в обыкновенной ступке, но с прибавлением небольшого количества винного спирта.

8. Порядок и последовательность, в котором насыпаются вещества для смеси составов, имеют большое значение для безопасного приготовления фейерверков, поэтому при изготовлении составов необходимо точно соблюдать порядок, указанный в рецепте данного состава. Так, например, если насыпать раньше хлорноватокислый калий, а потом сернистую сурьму, металлическую сурьму, или серу, то смесь немедленно взорвется. Но если в состав, в котором предварительно перемешаны сера или сурьма, добавить в самом конце хлорноватокислый калий, взрыва не произойдет, так как указанные вещества при перемешивании теряют свои опасные свойства.

22. Почему пиротехника взрывается?

01.01.2007// В Италии более 500 человек пострадали от взрывов пиротехники

07.10.2006/ /Из-за неосторожного обращения с самодельным взрывным пакетом пострадал подросток (Ингушетия)

17.01.2006// В праздники 9 петербуржцев пострадали от некачественной пиротехники

11.01.2006// Петарда убила иркутского милиционера

20.12.2005// Петарда сожгла три квартиры (Тамбов)

19.12.2005// За год в Архангельской области из-за пиротехники произошло 2 пожар.

Салюты, петарды и прочая пиротехника - без них и праздник не праздник. Только вот после каждой новогодней ночи в больницах оказывается немало "отпраздновавших" с ожогами и ушибами. Причины две: неправильное использование и плохое качество этих устройств. В первом случае гарантия безопасности - только трезвый ум и здравый смысл. Во втором - помочь может государство, точнее его контролирующие органы. Именно они выдают сертификаты соответствия, без которых не может продаваться ни одно пиротехническое устройство. Главное, чтобы сам сертификат был подлинным. А проверить это просто. Например, попросить документацию, где стоит дата ввоза в страну изделий (если мы говорим об импорте). А потом посмотреть, когда российские контролирующие органы выдали сертификат. Если разрыв в датах менее 3-4 недель, то сертификат липовый. На проведение испытаний выбранных специальным образом изделий требуется минимум 2 недели лабораторного времени.

Почему пиротехника взрывается?

На самом деле пиротехника никак не может взорваться, максимум - она может загореться. Химические вещества, которые используются в пиротехнике, не являются взрывчатыми. И все несчастные случаи, о которых мы столько слышим, - следствие грубого нарушения правил пользования ракетами, петардами и прочей пиротехникой. При соблюдении технологии изготовления и условий хранения ни одно такое изделие не может взорваться.

Самые опасные - те изделия, на которых проставлены неправильные сведения. Будь то правила пользования или срок годности. Самые принципиальные требования к пиротехнике просты и безусловны: ракета должна сработать в воздухе, а не на голове или на шубе после падения, время задержки запуска должно быть достаточно большим (поскольку она не должна запускаться из рук), изделие не должно разрываться либо летать слишком высоко (выше 100 м), пугая авиапассажиров. Вне зависимости от страны изготовителя существуют законом установленные нормы основных факторов опасности для каждого вида пиротехнических изделий - кинетическая энергия, радиус опасной зоны и сила звука (акустическое излучение). Так, радиус опасной зоны первого класса (то есть самый безопасный) для бенгальского огня - 50 см. А вот звук при взрыве петарды не должен превышать 140 децибел. Но есть и множество других специфических факторов. Например, металлическая основа бенгальского огня не может разогреваться больше чем до 65 градусов? То же правило относится к любой пиротехнике, которая во время использования находится в руках.

Чаще всего технологические нарушения пиротехники возникают при неправильном хранении. Когда изделия сначала отсыревают, а потом пересушиваются на складе. В пороховом заряде при таких условиях иногда образуются трещины, пустоты, что приводит к непредсказуемому, неравномерному горению.

На что покупатель, не знающий ничего о хранении, должен ориентироваться при покупке хлопушек, ракет и салютов? Дешевые подделки под известный брэнд обычно имеют оберточную бумагу низкого качества, малое количество "звездочек" (светящихся элементов), в них может отсутствовать инструкция на русском языке либо пластиковый конус свечи...

23. Безопасный фейерверк

Независимо от того, в какой стране изготовлена пиротехника, она не может быть абсолютно безопасной. Чтобы не случилось беды, необходимо взять за правило серьёзно и чётко соблюдать инструкции, которыми должны быть снабжены все пиротехнические игрушки.

Сначала необходимо выбрать место для фейерверка. В идеальном случае это должна быть большая открытая площадка - двор, сквер или поляна - свободная от деревьев и построек. Необходимо внимательно осмотреть выбранное место, нет ли по соседству (в радиусе 50 метров) пожароопасных объектов, стоянок автомашин, деревянных сараев или гаражей и т.д. Если фейерверк проводится за городом, поблизости не должно быть опавших листьев и хвои, сухой травы или сена, т.е. того, что может загореться от случайно попавших искр и испортить праздник.

Заранее должно быть продумано, где будут находиться зрители. Им нужно обеспечить хороший обзор и безопасность, а для этого надо разместить их на расстоянии 15-20 метров от пусковой площадки фейерверка, обязательно с наветренной стороны, чтобы ветер не сносил на них дым и несгоревшие части изделий. Стоя поодаль, не только безопаснее, но и удобнее наблюдать за фейерверком, не нужно высоко запрокидывать голову и искать глазами улетевшую ракету.

От величины площадки зависит, какую пиротехнику можно использовать. Если место удовлетворяет всем перечисленным требования, смело можно приобретать любые изделия, которые есть в продаже. Но если двор мал и тесен, можно воспользоваться лишь ограниченным ассортиментом игрушек, в основном наземного действия: петардами, хлопушками, огненными волчками и колесами, но ни в коем случае не запускать изделий, летящих вверх - ракет, бабочек и прочего. Использовать их рядом с жилыми домами и другими постройками категорически запрещается: они могут попасть в окно или форточку, залететь на чердак или на крышу и стать причиной пожара.

В продаже имеется большое разнообразие пиротехники. Торговля гарантирует всем продажу качественного товара, который прошел необходимые испытания и имеет сертификат соответствия. И всё же, приобретая пиротехнические игрушки, надо быть внимательными и придирчивыми, выбирая их. Все изделия должны иметь подробные инструкции на русском языке, это тем более важно, если встречается ещё незнакомое изделие. Не получив инструкции или квалифицированной консультации, от него лучше отказаться.

Если знакомство с пиротехникой только начинается, не спешите начинать его с крупных и пока не очень понятных изделий - они могут преподнести неожиданные и неприятные сюрпризы. Лучше перейти к ним, уже имея опыт обращения с пиротехникой.

Выбирая пиротехнические игрушки, обратите внимания на их внешний вид. Нельзя использовать изделия, имеющие явные дефекты: измятые, подмоченные, с трещинами и другими повреждениями корпуса или фитиля.

В продаже пиротехнические игрушки имеют ограничения по возрасту. Покупать их имеют право исключительно взрослые, дети могут пользоваться ими только под присмотром родителей.

Задумывая фейерверк, должно творчески подойти к выбору изделий. Лучше всего приобрести понемногу пиротехнических игрушек разного вида действия, наземных и воздушных, с шумовыми и другими эффектами.

Разнообразие изделий поможет составить более интересную композицию. Приобретая пиротехнические изделия, важно помнить, что входящие в них горючие вещества и порох огнеопасны. При неосторожном обращении с ними или неправильном хранении, они легко могут воспламениться и привести к пожару. Поэтому существуют общие правила, которые обязательно необходимо выполнять:

· Нельзя носить пиротехнические игрушки в карманах

· Нельзя сжигать их в костре

· Нельзя разбирать изделия и подвергать их механическим воздействиям

· Нельзя работать с пиротехническими изделиями в нетрезвом состоянии

· Не курите, работая с пиротехникой

· Храните пиротехнические изделия в недоступном для детей месте

· Не допускайте открытого огня в помещении, где хранятся изделия

· Располагайте их вдали от нагревательных приборов

· Помните, что пиротехнические изделия боятся сырости, и это может отразиться на их работе

· Не используйте пиротехнические игрушки для озорства, применяйте их только по назначению

Приступая к работе с любыми пиротехническими изделиями, самым внимательным образом ознакомитесь с их инструкциями и обратите особенное внимание на указанные зоны безопасности.

При срабатывании фейерверка возникают различные факторы, которые несут в себе потенциальную опасность для окружающих. Знание этих факторов позволяет значительно повысить безопасность пользователей и окружающих при возникновении условий, не предусмотренных в инструкциях.

24. Факторы опасности при запуске фейерверков

1. Пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания .

Этот фактор характерен для фонтанов, фейерверков движущихся за счет реактивной тяги: ракеты и т.п. Опасность заключается в возможности загорания легковоспламеняющихся веществ, находящихся рядом с фейерверком.

2. Горящие элементы изделий ( пиротехнические таблетки, искры, шлаки).

Эта опасность возникает при работе римских свечей, салютов и других изделий, эффект от которых достигается разбрасыванием на высоте ярко горящих разноцветных звездочек. Время горения звездок подбирается конструкторами таким образом, чтобы они успели сгореть раньше, чем достигнут поверхности земли. Поэтому если, например, расположить римскую свечу или салют не вертикально, а под углом, то горящие звездки могут упасть на землю. При срабатывании высотных салютов иногда имеет место падение горящих звездок. Обычно это является следствием или недостатков конструкции пусковой мортиры или изменением свойств пиротехнических составов при длительном или неправильном хранении изделий. У некачественных бенгальских свечей иногда отваливаются раскаленные шлаки. В домашних условиях это крайне опасно. Поэтому лучше испытать один раз в безопасных условиях свечи, в качестве которых вы не уверены. Тем не менее, существуют специальные виды фейерверков, которые разбрасывают искры и горящие звездки у поверхности земли во все стороны. Эти фейерверки разрешается применять только на воде и зрелище, создаваемое ими, необычайно эффектно.

3. Движущееся за счет начальной скорости выброса или под действием реактивной силы изделие или его элементы.

Опасность заключается в травмировании зрителей или нанесения материального ущерба при столкновении с изделием или его элементами. Для обеспечения безопасности запуск фейерверков: ракет, шаров и т.д. производится вертикально вверх вдали от различных сооружений. Конструкция фейерверка не должна иметь острых кромок и ребер или должна снабжаться защитными колпачками или наконечниками. Корпуса фейерверков от маленьких петард до самых крупных шаров изготавливают из бумаги или применяют легкие или легко разрушаемые пластмассовые детали. Такие детали быстро теряют скорость и, даже падая с большой высоты, не могут нанести ущерб. Для крупных ракет отдельную опасность представляет падение деревянной рейки-стабилизатора. Такие ракеты разрешается применять только вдали от зрителей.

4. Состав продуктов сгорания

Пиротехнические составы являются многокомпонентными смесями, которые могут образовать при горении вредные в больших количествах для здоровья вещества. В этой связи большая часть фейерверков разрешается к применению только на открытом воздухе.

5. Звуковое давление

Очень большая громкость при разрыве фейерверков может вызвать у многих зрителей ощущение дискомфорта или травмировать слуховой аппарат. С увеличением расстояния громкость быстро падает. За границами опасной зоны громкость звука не должна превышать разрешенной нормы 140 децибел. Ограничения по громкости актуальны для петард и других разрывных зарядов. В непосредственной близи от пусковых мортир большого калибра звуковое давление может травмировать незащищенные барабанные перепонки.

25. Российский рынок пиротехники

Рынок пиротехники - один из немногих, где есть операторы национального масштаба. Видимо, это обстоятельство способствовало сплочению легальных игроков на рынке, координации их действий и созданию профессиональных ассоциаций, борющихся с контрафактом. И небезуспешно.

Так, если еще три года назад объем контрафактной пиротехнической продукции занимал около половины рынка, то на данный момент гендиректор Научно-исследовательского института прикладной химии (НИИПХ, Сергиев Посад) Николай Вареных оценивает долю контрафактной продукции на российском рынке в 30%.

Сегодня у нас три крупные торговые марки - "Большой праздник", "Салют России" и "Русский фейерверк". Около 80% легального рынка России приходится именно на эти брэнды. Общий же объем российского рынка превышает $100 млн. Большую часть рынка (около 95%) составляет китайская пиротехника. К примеру, компания "Большой праздник" сотрудничает с одним из крупнейших в мире пиротехнических концернов United Pyrotechnics (США), который владеет несколькими крупными заводами на территории Китая. В торговую марку "Большой праздник" пиротехническую продукцию "заворачивают" сами китайцы по переданному им компанией логотипу. Так поступает большинство компаний, торгующих пиротехникой. В супермаркеты "Ашан" или "Перекресток", а также на стенды и прилавки специализированных магазинов батареи салютов, фейерверки, римские свечи, произведенные в Китае, попадают уже в упаковках, где проставлена торговая марка ("Большой праздник", к примеру) и все надписи сделаны на русском языке.

Еще лет пятнадцать назад вопрос о безопасности производства, хранения и эксплуатации пиротехники и не стоял, поскольку в свободной продаже были лишь безобидные бенгальские огни и хлопушки. Эти виды пиротехники выпускали советские заводы оборонного комплекса. Некоторые из них занимаются этим и по сей день, правда, их ассортимент как был, так и остался скудным. Производство салютных батарей, римских свечей и другой крупнокалиберной пиротехники на базе российских предприятий пока не удается сделать рентабельным. Поскольку у легального производителя должны быть доступное и дешевое сырье. И если найти селитру для производства хлопушек и петард не проблема, то для салютов и фейерверков нужны соли металлов, а их в России в необходимых производителям объемах не производят.

Производством всей российской пиротехники занимаются Краснозаводский химический завод, Челябинское ГП "Сигнал", Чебоксарский и Гатчинский химзаводы, а также федеральный пиротехнический центр НИИПХ (последний является еще и основным сертификатором и испытателем пиротехники).

Большие бытовые салюты и фейерверки эти предприятия пока не производят, но успешно конкурируют с китайцами в производстве хлопушек, петард и бенгальских огней. Салюты, производящиеся в России, стоят в разы дороже аналогичной китайской продукции.

С каждым годом россияне покупают все больше дорогих фейерверков со все более впечатляющими эффектами. В целях экономии вначале, как правило, многие покупают фейерверки подешевле, но уже в следующий раз выбирают что-то поинтереснее, подороже. К примеру, среди продавцов фейерверков ходят рассказы о предпринимателе Новикове из Новосибирска, который ежегодно тратит на пиротехнику почти 2 млн руб.

Примерная стоимость профессиональных шоу такова: для небольших коллективов -- $25-100/мин.; на городских праздниках -- $100-500/мин.

Заключение

В ходе работы над рефератом мной были установлены связи между двумя составляющими слова "пиротехника", происходящего от двух греческих слов: пир - огонь и техне - искусство, ремесло.

Прослежена история превращения пиротехники из ремесла в науку. Современная пиротехника является частью прикладной химии и тесно связана с физикой, математикой, режиссурой.

Изучены вопросы приготовления различных химических веществ и составов, образующих при сгорании цветные огни и дымы, а также производящих зажигательное, метательное, дробящее и осветительное действие или создающих звуковой эффект.

Выяснено, что основой пиротехнических средств служат уголь, сера, селитра, бертолетова соль, соли бария, стронция, меди, кальция, порох, древесные и металлические скидки и т. п. Рассмотрены окислительно-восстановительные реакции, происходящие при горении пиротехнических средств.

Оценена зрелищность пиротехники - это огненные фигуры, причудливо меняющие расположение, цвет и форму. Возникающие, гаснущие и возникающие вновь... Фонтаны искр, образующие букеты. Потоки огней, льющиеся водопадами. Миллионы цветных звезд, разрывающих ночное небо...

Раскрыт вопрос: фактор безопасности для людей, пользующихся пиротехническими средствами.

Ценность данной работы в слиянии знаний и информации по предметам неорганическая и общая химия, физика света и цвета, история, основы безопасности жизнедеятельности, экономика России, информатика.

Используемая литература

1. Энциклопедия для детей. Том14. Техника; М.: Аванта+, 2000

2. Шидловский А.А. Основы пиротехники; М.: Машиностроение, 1973

3. Ангелова В. Н. Пороха: Учебное издание; М.: Просвещение, 1974

4. Химия и жизнь - 1996, NN 4-6

5. http://him.1september.ru/2003/06/1.htm История спичек.

6. http://www.advertology.ru/article22652.html Павлов В. Феерический бизнес

7. http://www.feyerverki.ru/14.htm Фейерверки и пиротехника

8. http://piroteka.narod.ru/himiya.html Химия для пиротехники

9. http://www.krasfeierverk.ru/article3.htm Химия как частный случай пиротехники

10. http://pyro.by.ru/science/science.htm

Приложение

Тезисы

До недавнего времени создание и составление фейерверков было скорее ремеслом, нежели наукой. Лишь в последние десятилетия исследователи начали раскрывать физические процессы, лежащие в основе ярких цветов и других специальных эффектов. В результате этих исследований появилась новая научная дисциплина -- пиротехника, или "наука о горении". Пиротехника затрагивает не только создание фейерверков, но и ряд разнообразных устройств, в которых применяются аналогичные материалы, например, сигнальные ракеты, обыкновенные спички.

Основными "историческими предпосылками" пиротехники были не военные потребности. Самым первым шагом к современным пиротехническим смесям были "огненные трещотки", предназначенные для отпугивания злых духов. Путь от бамбуковой "огненной трещотки" до современной фейерверочной ракеты человечество проходило не менее 1500 лет.

Даже для самого простейшего фейерверка требуется смесь калиевой селитры, древесного угля и серы. Горючие свойства этой смеси, получили название "черный" или "дымный порох".

Формула черного пороха по существу не претерпела изменений на протяжении веков: это известная смесь нитрата калия (широко известной калиевой селитры), древесного угля и серы в отношении 75:15:10 по весу.

Порох состоит из имеющихся в изобилии недорогих химических веществ, сравнительно неядовитых и устойчивых к воздействию внешней среды. Смесь стабильна, ее можно хранить десятилетиями, если содержать сухой. Черный порох легко воспламеняется при помощи малых количеств энергии. Реакция горения чёрного пороха протекает по суммарному уравнению:

2 KNO₃ + 3 C + S = N₂ + 3 CO₂ + K₂S,

хотя частично образуются также CO, K₂CO₃, K₂SO₄ и K₂S.

Основные части фейерверков: корпус, вышибной и воспламенительно - разрывной заряд, пиротехнические элементы, пороховые замедлители, средства воспламенения.

Горение-это окислительно-восстановительная реакция, в которой одни (горючие) вещества окисляются, то есть соединяются с кислородом, а другие (окислители) -- восстанавливаются. В ходе реакции атомы горючего теряют электроны, которые переходят к атомам окислителя. Атомы горючего связываются с освобождающимися окислителем атомами кислорода, образуя стабильные продукты реакции. Поскольку новые химические связи характеризуются более высокой стабильностью, в ходе реакции выделяется энергия в форме тепла. Пиротехническая смесь содержит кислород в себе самой, поэтому выделение тепла строго ограничено.

Пока пиротехническая смесь остается холодной и сухой, она, как правило, очень стабильна. Твердая смесь реагирует очень медленно по поверхности. При воспламенении смесь начинает переходить в жидкое и затем, в газообразное состояние в пиротехническом пламени, в результате чего горючее и окислитель перемешиваются.

В пиротехнике применяются различные горючие вещества: углеродсодержащие материалы (древесный уголь, сахар); неметаллические элементы (сера, кремний и бор), химически активные металлы (алюминий, магний и титан).

Окислители -- вещества, способные выделять при нагревании кислород. Таковыми могут быть нитраты, хлораты, перхлораты.

Пиротехнические составы излучают свет при трех основных процессах: температурном свечении, атомарном излучении и молекулярном излучении. Температурное свечение имеет место в случае с нагреванием в пламени твердых тел или жидких частиц до высоких температур : свечение твердых частиц, образующихся при окислении активных металлов (магий, алюминий); свечение частиц железа и древесного угля нагретых до 1500°С.

Натрий является одним из наиболее мощных атомарных светоизлучателей. Получение пламен другого цвета основано на свечении не атомов, а молекул. Молекулярное излучение более "нежное", чем атомарное: оно не терпит слишком высокой температуры (более 1000--1500 градусов).

В общем виде технологический процесс изготовления фейерверочных изделий состоит из следующих этапов:

1 - 3 - подготовка исходных веществ для приготовления составов (1-сушка, 2-измельчение, 3-просеивание);

4 - приготовление составов (дозирование компонентов в нужном процентном соотношении, смешивание компонентов, грануляция -- получение прочных зерен-гранул, устраняющих пыление составов и обеспечивающих возможность механизированного дозирования при последующих операциях);

5 - прессование составов для получения пиротехнических звездок и факелов в виде прочных шариков или цилиндриков.

Отдельно изготовляются корпуса изделий, а затем производится сборка.

Фейерверки принято подразделять по нескольким классификационным признакам:

по типу мероприятия, на котором проводится фейерверк (частные, корпоративные, массовые-городские); по высоте «разрыва» (раскрытия) применяемых в фейерверке пиротехнических изделий (наземный, парковый, высотный); по специфическим особенностям площадки, на которой проводится фейерверк (сценический-зальный, уличный, дневной, водный).

КРОМЕ световых эффектов методы пиротехники часто используются для получения тепла. Наиболее известным пиротехническим устройством, предназначенным для получения тепла, является обыкновенная спичка. При трении головки спички о намазку коробки она нагревается и нагревает задетый ею красный фосфор, незначительная часть которого превращается при этом в белый фосфор, который мгновенно загораясь в месте соприкосновения с бертолетовой солью головки, вызывает ее разложение.

5КСlO₃ + 6Р = 5KСl + 3Р₂O₅.

Выделяющийся при этом кислород поджигает горючее вещество головки, от которого загорается и соломинка спички.

Почему пиротехника взрывается? Причины две: неправильное использование и плохое качество пиротехники. В первом случае гарантия безопасности - только трезвый ум и здравый смысл. Во втором наличие подлинного сертификата соответствия.

Независимо от того, в какой стране изготовлена пиротехника, она не может быть абсолютно безопасной. Чтобы не случилось беды, необходимо взять за правило серьёзно и чётко соблюдать инструкции, которыми должны быть снабжены все пиротехнические игрушки.

При срабатывании фейерверка возникают различные факторы, которые несут в себе потенциальную опасность для окружающих: пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания; горящие элементы изделий; движущиеся элементы; состав продуктов сгорания; звуковое давление.

Рынок пиротехники - один из немногих, где есть операторы национального масштаба. В 2006 году объем контрафактной пиротехнической продукции занимал на российском рынке 30%. Сегодня в России три крупные торговые марки - "Большой праздник", "Салют России" и "Русский фейерверк". Около 80% легального рынка России приходится именно на эти брэнды.

Размещено на Allbest.ru

...