Пиротехнические материалы. Соли металлов: барит, стронциан
Пиротехнику по роду деятельности приходится иметь дело со всякой химией. А химия - наука сложная и точная. Например, приходится иметь дело с таким ядовитым веществом, как соли стронция. Даже звучит пугающе! Вас это не пугает, и хочется самостоятельно сделать какой-нибудь фейерверк? Не испытывайте судьбу! Получите образование, благо сегодня это возможно. НИИ Прикладной Химии в Московской области, г. Сергиев Посад предоставляет отличную возможность обучиться на пиротехника. Но конечно, там дают в первую очередь практические знания, и глубокое понимание химии вам предоставит только институтский курс!
Барит (Baryta - Baryt, baryte)
Соединения металла бария (baryum), из которых многие встречаются в природе (углекислый и сернокислый барит), служат в пиротехнике для окраски огней в тёмно-зелёный цвет. Все соли бария можно достать в достаточно чистом виде, так что не мешает испытать их доброкачественность, чтобы в случае негодности продукта обратиться к другому торговцу, никогда не требуется (для любителя, конечно) самому заниматься выделкой или очисткой этих ядовитых солей: тут необходимо умение, знание и особый навык.
Хлорноватокислый барит (Baryta chlorica - Baryamchlorid, chlorsaarer Baryt) даёт самое чистое, изумрудное пламя, обладая притом такими же свойствами. как бертолетка, т.е. поддерживает горение. В продаже имеется в виде белых, прозрачных призм, на воздухе не сыреет, в алкоголе не растворяется, но в воде расходится очень легко. Состоит почти наполовину из бария и хлорноватой кислоты: в соединении с серой воспламеняется самопроизвольно, с сильным треском и при чудном тёмно-зелёном пламени: в соединении с другими горючими веществами производит, как и все хлористые соли, сильный взрыв: от действия света разлагается, а потому должен храниться в тёмной, хорошо закупоренной посуде.
Проба его производится проще всего сжиганием в бумажной полоске. сложенной вдоль в виде желобка: если в этот желобок насыпать немного толчёного хлорновато-кислого барита и поджечь бумагу с одного конца, то порошок должен вспыхнуть, причём пламя - чистого изумрудного цвета. Если огонь беловатый, желтоватый или красноватый, то соль нечиста: если же при горении отделяется острый запах, то это признак избытка хлора.
Хлорноватокислый барит - очень дорогая соль и особенно химически чистая (Baryta chlorica purissima); нечистая же она вообще никуда не годится. Поэтому её чаше всего заменяют белее дешёвым азотнокислым баритом.
Азотнокислый барит (baryta nitrica - Baryum Nitrat, salpetersaurer Baryt) почти такая же соль, как предыдущая, и так же кристаллизируется в виде белых восьмигранников (октаэдров), но а продаже чаще всего встречается в виде белого порошка; состоит из бария и азотной кислоты: вкус - горький и очень неприятный; растворяется в 8 частях холодной и 3 частях горячей воды, на воздухе не сыреет. Эта соль редко попадается абсолютно чистой, а постоянно в смеси с азотнокислой известью и другими солями; такая примесь (и специально азотнокислый натр) делает эту соль негодной к употреблению, если её не выпаривать несколько раз - чего, как сказано, делать не стоит. Поэтому убедитесь в доброкачественности продукта, и если он нехорош - перемените поставщика. Проба производится тем, что на стеклянную ложку насыпают немного соли, обливают ее спиртом и поджигают; если огонь чистого темно-зеленоватого цвета (но, в отличие от хлорноватокислого бария, с зеленоватым отливом), то соль чиста; если же окраска имеет какой-либо оттенок, то она не годится. Кроме того, азотнокислый барит должен быть совершенно сухим.
В смеси с другими веществами эта соль не производит ни воспламенения, ни взрыва.
Углекислый барий или витерит (Baryta carbonica, - Baryum-Cartbonat, Whiterit, baryte carbonnee) образует белые прозрачные кристаллы, совершенно не растворимые. Употребляется только как пассивный агент для замедления горения.
Щавелекислый барит (Baryta osaliea - oxalsaures Baryum, oxalate ile baryum) имеет почти те же свойства.
Стронциан
Металл стронций (Strontium) обретается в минерале, называемом «целестин» (Colestin) и имеет в химическом отношении мною общего с барием, особенно в соединениях; но свойство его окраски - совершенно иное; соли стронция окрашивают пламя в пурпурный или тёмнокрасный цвет и специально для этой цели употребляются в пиротехнике. Кроме того, лучшие соли - хлористый и азотнокислый стронциан донельзя гигроскопичны, поэтому каждого вида стронциан необходимо сушить, а затем хранить в плотно засмолённых бутылках.
Хлористый стронциан (Strontium chloricum или muriaticum - Chlor-strontium) получается посредством сернистого стронциана (сернистой окиси стронция) в соляной кислоте и состоит из 38,90 % стронция, 20,58 % хлорновато-водородной кислоты и 40,52 % кристаллической воды. Эта соль до того гигроскопична, что употребляется почти исключительно для окраски спиртового пламени.
Азотнокислый стронциан (Strontium nitricum - Strontium Nitrat, sillpetcrsaurer Slrontian), подобно предыдущему, крайне гигроскопичен, приготовляется посредством разложения природного углекислого стронциана азотной кислотой. Состоит почти наполовину из окиси стронция и азотной кислоты. В наиболее чистом виде и почти сухим получается только у дрогистов под названием Strontiana nitrica sicca et chempura и именно в виде крупных октаэдрических белых кристаллов. Тем не менее и такой стронциан следует высушить в выпарильной чашке, помещенной в песочной ванне; но температуру не следует поднимать слитком высоко, иначе соль в состоянии разложиться. Хранить и засмолённых бутылках, а мельчить - лишь перед самым употреблением,
Ту же соль можно получить и за невысокую цену, но значительно худшего качества: в мелких, сырых кристаллах, почти всегда с примесью извести, натров солей, селитры и, что всего хуже, хлористого калия. При таких условиях соль эта даёт не красное, а светло-оранжевое пламя, а потому в дело не годится. Чтобы очистить её, лучше и проще всего следующий способ: в каменную кастрюлю насыпают азотнокислого стронциана, подливают воды и кипятят раствор до тех пор, пока на поверхности не образуется плёнка; тогда снова подливают кипяток и продолжают кипение и доливание до тех пор, пока вода не очистится от мути, а на дне останется белый осадок. Тогда снимают кастрюлю и дают соли кристаллизироваться, после чего сливают оставшуюся воду (маточный раствор), содержащую соли кальция. Затем помещают ту же кастрюлю в песочную баню и нагревают массу, помешивая её деревянной палочкой до тех пор, пока соль не превратится сначала в жидкое тесто, а потом - в сухой порошок. Если по испарении всей кристаллической воды соль слизисто-мягка на ощупь, то это признак, что в ней все ещё содержатся известковые соли и что, следовательно, необходимо всю операцию повторить сначала. Когда получится достаточно сухая соль, то её, ещё горячую, немедленно толкут и просевают, затем на минутку кладут в печь и тогда уже помещают в сухую, предварительно согретую бутылку.
Порошок азотнокислого стронциана, получаемый в продаже, всего лучше промыть в крепком спирте; но держится он всё-таки недолго.
Азотнокислый стронциан иногда заменяется мелом (см. выше), но хотя суррогат этот и дешевле, и не сыреет, однако употребляют его неохотно, т.к. окраска пламени мела не пурпурного цвета, а коричневого и далеко не так ярка.
Углекислый стронциан, или «стронцианит» (Strontian-Carbonat, kohleusaurer Strontian) состоит почти на 3/4 из стронциана и чуть меньше 1/4 углекислоты. Добывается таким образом: азотнокислый стронциан и углекислый нашатырь растворяются, каждый отдельно, в дистиллированной, дождевой или кипячёной воде. Оба раствора фильтруют, затем наливают нашатырного раствора в стронциановый до тех пор, пока не образуется густой осадок; с этого осадка смывают всю жидкость, несколько раз промывают его в дистиллированной воде, и, наконец, ссыпают на белую протечную бумагу и сушат над печкой.
Эта соль - негигроскопична, но и менее хороша, чем предыдущая. Цвет далеко не так густ, а если прибавить каломеля, то пламя темнее. Чаше всего её употребляют как примесь к активным или быстрогоряшим огням, причём, для надлежащей силы горения, прибавляют несколько более бертолетки, чем для азотнокислого стронциана.
Щавелевокислый стронциан (Strontium oxalicum - kleeoder oxalsaurer Strontian) имеется в продаже в виде мелкого, белого кристаллического порошка, крайне тонкого и влажного на ощупь. Так же негигроскопичен, как углекислый, но красит значительно ярче и сильнее, хотя всё-таки хуже азотнокислого или хлористого стронциана. Т.к. соль эта стоит довольно дорого, а азотнокислый стронциан вчетверо дешевле, то не мешает и самому приготавливать первую из последнего. Для этой цели растворяют химически чистый азотнокислый стронциан в кипятке, а в отдельном сосуде и в кипятке - половинное, против стронция, количество сухой щавелевой кислоты (Acidum oxalicum). Горячий раствор кислоты понемногу подливают в горячий же раствор стронциана, пока не получится белый осадок, затем сливают жидкость, находящуюся поверх осадка, сам осадок промывают на фильтре и, наконец, хорошенько высушивают.
Щавелевокислый стронциан даёт окраску несколько светлее и пламя менее яркое и красивое, чем азотнокислый, но, из числа всех солей стронция, он всё-таки самый удобный.
Сернокислый стронциан (Strontium sulphuricum - selrwefelsaurer Strontian) состоит почти наполовину из стронция и серной кислоты и чаще всего встречается в природном виде под ошибочным названием «целестина». Эта соль - хуже всех остальных, в чистом, природном или искусственном виде попадается редко и в дело потребляется неохотно.