Pyrotechnické barvivo - Pyrotechnic colorant
A pyrotechnické barvivo je chemická sloučenina který způsobí a plamen hořet konkrétním barva. Používají se k vytvoření barev v pyrotechnické směsi jako ohňostroj a barevné ohně. Druhy produkující barvy se obvykle během reakce vytvářejí z jiných chemikálií. Běžně se používají kovové soli; elementární kovy se používají zřídka (např. měď pro modré plameny).
Barva plamene závisí na kationtu kovu; anion soli má velmi malý přímý vliv. Anionty však ovlivňují teplotu plamene, a to jak jejím zvyšováním (např. Dusičnany, chlorečnany), tak snižováním (např. Uhličitany, oxaláty), což nepřímo ovlivňuje jas plamene a brilantnost. U aditiv snižujících teplotu může být limit barviva asi 10–20% hmotn. Kompozice.[1]
Některé běžné příklady jsou:
| Barva | Složený název | Chemický vzorec | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Červené | Dusičnan strontnatý | Sr (č3)2 | Běžný. Používá se u dárců chloru. Vynikající červená, zejména u kovových paliv. Používá se v mnoha kompozicích včetně silniční světlice. |
| Červené | Uhličitan strontnatý | SrCO3 | Běžný. Produkuje dobrou červenou barvu. Zpomaluje hoření kompozic, rozkládá se za vzniku oxidu uhličitého. Zpomalovač hoření v střelné prachy. Levná, nehygroskopický, neutralizuje kyseliny. Lepší než oxalát strontnatý v nepřítomnosti hořčíku. |
| Červené | Šťavelan strontnatý | SrC2Ó4 | Rozkládá se za vzniku oxidu uhličitého a oxidu uhelnatého. V přítomnosti hořčíkového paliva oxid uhelnatý redukuje částice oxidu hořečnatého, čímž poskytuje plynný hořčík a eliminuje záření černého tělesa částic MgO, což vede k jasnější barvě. |
| Červené | Síran strontnatý | SrSO4 | Běžný. Vysokoteplotní okysličovadlo. Používá se v zábleskových směsích a některých kovových kompozicích. |
| Červené | Chlorid strontnatý | SrCl2 | Běžný. Produkuje jasně červený plamen. |
| oranžový | Uhličitan vápenatý | CaCO3 | Produkuje oranžový plamen. Při rozkladu uvolňuje oxid uhličitý. Často se používá v zábavní pyrotechnice jako náhrada za stroncium. |
| oranžový | Chlorid vápenatý | CaCl2 | |
| oranžový | Síran vápenatý | CaSO4 | Vysokoteplotní okysličovadlo. Vynikající oranžový zdroj v zábleskových kompozicích. |
| oranžový | Hydratovaný síran vápenatý | CaSO4(H2Ó)X* | |
| Zlatá / žlutá | Dřevěné uhlí prášek | ||
| Žlutá | Hydrogenuhličitan sodný | NaHCO3 | Kompatibilní s chlorečnanem draselným. Méně snížení rychlosti hoření než uhličitan sodný. Nekompatibilní s hořčíkem a hliníkem, reaguje na vyvíjející se plynný vodík. |
| Žlutá | Uhličitan sodný | Na2CO3 | Hygroskopický. Výrazně snižuje rychlost hoření, rozkládá vyvíjející se oxid uhličitý. Silně zásaditý. Velmi účinné barvivo, lze použít v malých množstvích. Koroduje hořčík a hliník, což je s nimi neslučitelné. |
| Žlutá | Chlorid sodný | NaCl | Ztrácí hygroskopičnost při zahřívání. Koroduje kovy. |
| Žlutá | Šťavelan sodný | Na2C2Ó4 | Nehygroskopické. Mírně reaguje s hořčíkem, žádná reakce s hliníkem. |
| Žlutá | Dusičnan sodný | NaNO3 | Funguje také jako okysličovadlo. Jasný plamen, používaný k osvětlení. |
| Žlutá | Kryolit | Na3AlF6 | Jedna z mála sodných solí, která je nehygroskopická a nerozpustná ve vodě. |
| Zelený | Chlorid barnatý | BaCl2 | |
| Zelený | Chlorečnan barnatý | Ba (ClO3)2 | Klasická výstavní zelená s šelakovým palivem. Citlivý na nárazy a tření. Oxidační činidlo. |
| Zelený | Uhličitan barnatý | BaCO3 | Pěkná barva, když se jako oxidační činidlo použije chloristan amonný. |
| Zelený | Dusičnan barnatý | Ba (č3)2 | Ne příliš silný účinek. U dárců chloru se získá zelená barva, bez chloru hoří bílá. V zelených kompozicích se obvykle používá s chloristany. |
| Zelený | Šťavelan barnatý | BaC2Ó4 | |
| Modrý | Chlorid měďnatý | CuCl | Nejbohatší modrý plamen. Téměř nerozpustný ve vodě. |
| Modrý | Oxid měďnatý | Cu2Ó | Nejlevnější modré barvivo. |
| Modrý | Oxid měďnatý | CuO | Používá se u dárců chloru. Vynikající v kompozitu hvězdy. |
| Modrý | Uhličitan měďnatý | CuCO3 | Nejlepší při použití s chloristan amonný. |
| Modrý | Základní uhličitan měďnatý | CuCO3· Cu (OH)2, 2 CuCO3· Cu (OH)2 | Vyskytuje se přirozeně jako malachit a azurit. Dobré pro chloristan amonný a pro vysokoteplotní plameny s přítomností chlorovodíku. Není snadno vzdušný, méně jedovatý než Paris Green. |
| Modrý | Oxychlorid měďnatý | 3CuO · CuCl2 | Dobré modré barvivo s vhodným dárcem chloru. |
| Modrý | Paris Green | Cu (CH3VRKAT)2.3Cu (AsO2)2 | Měď acetoarsenit, Smaragdová zeleň. Toxický. S chloristan draselný produkuje ty nejlepší modré barvy. Nehygroskopické. Jemný prášek se snadno dostane do vzduchu; toxické nebezpečí vdechování. |
| Modrý | Arzenit mědi | CuHAsO3 | Téměř nehygroskopický. Téměř stejně dobré barvivo jako měď acetoarsenit. Toxický. Lze použít s chlorečnanovými oxidačními činidly. |
| Modrý | Síran měďnatý | CuSO4· 5 hodin2Ó | Lze použít s dusičnany a chloristany. Kyselé, nekompatibilní s chlorečnany. S červeným fosforem v přítomnosti vlhkosti uvolňuje teplo, může se spontánně vznítit. Méně nákladné než měď acetoarsenit. Bezvodý síran měďnatý je hygroskopický a lze jej použít jako vysoušedlo. S chloristanem amonným produkuje téměř stejně hezkou modrou barvu, jakou lze dosáhnout u acetoarsenitu mědi. |
| Modrý | Měď kov | Cu | Zřídka se s jinými sloučeninami pracuje snáze. Poskytuje pěkně modrou barvu v kompozicích na bázi chloristanu amonného; ale reaguje s chloristanem amonným a za přítomnosti vlhkosti uvolňuje amoniak. Složení musí být udržováno v suchu. |
| Nachový | Kombinace červené a modré sloučeniny | Sr + Cu | |
| Nachový | Rubidium sloučeniny | Rb | zřídka používán |
| Stříbrná / bílá | Hliník prášek | Al | |
| Stříbrná / bílá | Hořčík prášek | Mg | |
| Stříbrná / bílá | Titan prášek | Ti | |
| Stříbrná / bílá | Sulfid antimonitý (III) | Sb2S3 | |
| Infračervený | Dusičnan cesný | CsNO3 | dva mocní spektrální čáry při 852,113 nm a 894,347 nm |
| Infračervený | Dusičnan rubidný | RbNO3 |
* Označuje, že sloučenina bude hořet oranžově, kde x = 0,2,3,5.
Vyzařující druhy
Navzdory velkému počtu donorů kovových iontů slouží k vytvoření pouze několika atomových a molekulárních druhů, které jsou užitečné jako zářiče světla.[2]
V mnoha případech je nutné přidat donory chloru, aby se dosáhlo dostatečně sytých barev, protože je třeba generovat požadované emitující molekuly.
Některé barevné zářiče jsou atomové povahy (např. Lithium, sodík). Přítomnost chloru a reakce na monochloridy mohou ve skutečnosti zhoršit jejich barevnou čistotu nebo intenzitu.
Při vysokých teplotách budou atomy ionizovat. Emisní spektra iontů jsou odlišná od neutrálních atomů; ionty mohou emitovat v nežádoucích spektrálních rozsazích. Například Ba+ vyzařuje v modrých vlnových délkách. Ionizaci lze potlačit přidáním snadno ionizovatelného kovu se slabou viditelnou vlastní emisí, např. draslík; atomy draslíku pak působí jako donory elektronů a neutralizují barnaté ionty.[3]
Modrá barva je v ohňostroji notoricky obtížná, protože měď sloučeniny se musí zahřát na určitou teplotu, aby se dosáhlo optimálního odstínu modré. Hluboká, bohatá modrá barva se tedy obvykle považuje za značku zkušeného tvůrce ohňostrojů.
Je třeba dbát na to, aby se zabránilo tvorbě pevných částic v zóně plamene, ať už oxidů kovů nebo uhlíku; žárovka pevné částice emitují záření černého tělesa což způsobí „vymývání“ barev. Přidání hliníku zvyšuje teplotu plamene, ale také vede k tvorbě pevných žárovek oxidu hlinitého a roztaveného hliníku. Hořčík má méně takového účinku, a proto je vhodnější pro barevné plameny; je těkavější než hliník a je pravděpodobnější, že bude přítomen jako páry než jako částice. Tvorba pevných částic oxidu hořečnatého může být dále inhibována přítomností oxidu uhelnatého, buď zápornou kyslíkovou bilancí směsi v přítomnosti organických paliv, nebo přidáním barviva ve formě oxalátu, který se rozkládá na oxid uhličitý a kysličník uhelnatý; oxid uhelnatý reaguje s částicemi oxidu hořečnatého na plynný hořčík a plynný oxid uhličitý.
| Barva | Vysílač | Vlnové délky | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Žlutá | Sodík (D-linie ) | 589 nm | Velmi silná, přemůže jiné barvy, vyvarujte se znečištění |
| oranžový | Ca.Cl (molekulární pásma ) | nejintenzivnější: 591–599 nm a 603–608 nm a další | |
| Červené | Sr Cl (molekulární pásma) | a: 617–623 nm b: 627–635 nm c: 640–646 nm | Druhy SrCl mají tendenci být oxidovány na méně žádoucí SrO; kompozice obsahující stroncium jsou proto obvykle formulovány tak, aby neobsahovaly kyslík.[3] |
| Červené | SrACH (?) (molekulární pásma) | 600–613 nm | |
| Červené | Li (atomové spektrální čáry) | ||
| Zelený | Ba Cl (molekulární pásma) | a: 511–515 nm b: 524–528 nm d: 530–533 nm | Rovněž jsou přítomny linie BaOH a BaO, vyzařující žlutě a žlutozeleně (487, 512, 740, 828 a 867 nm pro BaOH, 549, 564, 604 a 649 pro BaO). Linie BaOH jsou mnohem silnější než linie BaO. Při absenci chloru nejsou linie BaCl přítomny a jsou viditelné pouze linie BaOH a BaO.
|
| Modrý | Cu Cl (molekulární pásma) | několik intenzivních pásem mezi 403–456 nm, méně intenzivních při 460–530 nm | Nízká disociační energie sloučenin mědi způsobuje přítomnost volných atomů mědi v plameni, slabě emitujících zeleně (čáry mezi 325–522 nm). V přítomnosti chloru se tvoří CuCl, který silně emituje modře. Při vyšších teplotách jsou ve spektru přítomny disociáty CuCl a linie atomové mědi; Rovněž se tvoří CuO a CuOH, které emitují molekulární pásy při zeleno-žluté (535–555 nm) pro CuOH a při oranžovo-červené (580–655 nm) pro CuOH. U modře hořících kompozic je proto nutná adekvátní regulace teploty. |
| Infračervený | Uhlík částice | záření černého tělesa | Pro dobrý širokopásmový infračervený výstup jsou vyžadovány kompozice produkující velké množství tepla a mnoho uhlíkových částic. Teplota hoření by měla být nižší než u sloučenin s viditelným osvětlením. Intenzita emitovaného záření závisí na rychlosti hoření. Teplotu lze zvýšit přidáním hořčík. A hořčík / teflon / viton složení je společné pro raketové návnady světlice.[4] |
| Infračervený | CO2 (molekulární pásma) | většinou 4300 nm | Vyrábí se z paliv obsahujících uhlík. |
| Infračervený | Čs (atomové spektrální čáry) | dva mocní spektrální čáry při 852,113 nm a 894,347 nm | Používá se v kompozicích infračerveného osvětlení. V kompozicích se nepoužívá kov, aby se zabránilo tvorbě jasných, viditelně vyzařujících částic.[5] |
| Infračervený | Rb (atomové spektrální čáry) | spektrální čáry v blízké infračervené oblasti | Používá se v kompozicích infračerveného osvětlení, méně často než cesium. |
Reference
- ^ B. J. Kosanke et al. Pyrotechnická chemie. Svazek 4 pyrotechnické referenční série, Journal of Pyrotechnics, 2004 ISBN 1889526150, str. 30
- ^ "Fyzika barevných ohňostrojů". Cc.oulu.fi. Archivovány od originál dne 21. 7. 2011. Citováno 2010-03-23.
- ^ A b C Michael S. Russell Chemie zábavní pyrotechniky, Royal Society of Chemistry, 2009 ISBN 0-85404-127-3, str. 85
- ^ Jai Prakash Agrawal Vysokoenergetické materiály: pohonné látky, výbušniny a pyrotechnika, Wiley-VCH, 2010 ISBN 3-527-32610-3, str. 349
- ^ B. J. Kosanke et al. Pyrotechnická chemie, Journal of Pyrotechnics, 2004 ISBN 1889526150, str. 58