Бенгальские огни и химия.

Вот и наступает Новый год! К празднику мы все покупаем бенгальские огни, и мало кто знает о их химическом составе. Как легко задорные искры бенгальских огней поднимают настроение, создают несравнимое ни с каким другим праздником ощущение именно Нового года. Бенгальский огонь - это специальный пиротехнический состав, который при горении разбрасывает сверкающие искры. Названием своим они обязаны жителям Бенгалии (находится в Индии), расположенной вдоль Бенгальского залива. Жители использовали похожий состав, только не для праздника, а для случаев сигнализации с помощью горящей горючей смеси в бамбуковых трубках. Бенгальские огни, или бенгальские свечи, из Индии распространились по всему миру.

Бенгальские свечи состоят из железных стержней на которые наносится специальный состав (обычно даёт белый огонь), который делится на две части - основной и воспламенительный (нанесен на кончики свечей). Пиротехнический состав бенгальских свечей представлен следующими веществами: барий азотнокислый, железный и титановый порошок, алюминиевая пудра, технический углерод (сажа), мел, калиевая селитра. Также включают кукурузный или картофельный декстрин или крахмал, метилцеллюлозу, фенолформальдегидную смолу. Техника безопасности: так как практически все эти вещества не являются безвредными, то при производстве бенгальских свечей обязательна вентиляция и использование средств индивидуальной защиты для рабочих, которые имеют контакт с данными веществами. При использовании  потребители также не должны забывать о правилах ТБ при использовании пиротехнической продукции,  не забывать открывать форточки в квартире, если бенгальские свечи используются в помещении. Нельзя также забывать и о условиях хранения бенгальских (сухая бенгальская свеча должна сохранять работоспособность при температуре от минус 300°С до плюс 500°С, нельзя допускать прямого воздействия атмосферных осадков на бенгальские свечи).

Для того, чтобы приготовить цветные самодельные бенгальские огни необходимо сначала приготовить густой крахмальный клейстер. Затем растирают в ступке компоненты (растираются ОТДЕЛЬНО), после чего смешиваются железные опилки, алюминиевый или магниевый порошок, соль, окрашивающая пламя и влажная "бертолетовая соль" – хлорат калия KClO₃ (Будьте осторожны! Сухой хлорат калия при растирании может воспламенить металлические порошки!). Смесь добавляют к крахмальному клейстеру и тщательно перемешивают. Густую массу переносят в высокий стакан, поочередно окунают в нее на глубину 10-12 см заранее подготовленные железные проволоки (заранее необходимо сделать небольшой крючок, чтобы затем повесить на сушку бенгальскую свечу) толщиной около 1-2 мм (вынимают их, дают стечь избытку массы). Затем вешают бенгальские свечи на нитку или леску для высушивания. После подсушивания проволочки снова окунают в жидкую массу и опять сушат. Эти операции повторяют 5 или более раз, пока слой массы на проволоке не достигнет 5-6 мм в диаметре, после чего бенгальские свечи высушивают окончательно.

Зеленый бенгальский огонь получают, смешивая без растирания 5 г влажного нитрата бария Ba(NO₃)₂ с 1 г алюминиевого или магниевого порошка, затем добавляют 3 г железных опилок. Или также можна для зеленого бенгальского огня взять 3,5 г борной кислоты Н₃BO₃, 6,5 г влажного хлората калия, 2 г железных опилок и 1 г алюминиевого порошка.

Красный бенгальский огонь дает смесь 4,5 г влажного нитрата стронция Sr(NO₃)₂, 5,5 г хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Желтый бенгальский огонь получиться,  если взять 3 г оксалата натрия Na₂C₂O₄, 5 г влажного хлората калия, 3 г железных опилок и 1 г алюминиевого или магниевого порошка.

Если уж сильно захочется при горении бенгальских свечей видеть цветной огонь, то необходимо взять вещества, содержащие катионы бария, стронция, натрия или атомы бора, которые, попадая в пламя, способны излучать свет определенной длины волны в видимой области спектра. Железо (Fe), алюминий (Al) и магний (Mg) в виде порошков или мелких опилок, сгорая, дают эффектные красивые искры. При этом образуются оксид железа (III) Fe₂O₃ и отчасти Fe₃O₄ (железная окалина), а также оксиды Al₂O₃ и MgO.

Если рассматривать химизм процесса горения бенгальских свечей, то это - окислительно-восстановительное взаимодействие KClO₃ с крахмалом, который условно можно обозначить формулой (C₆H₁₀O₅)n:

4nKClO₃ + (C₆H₁₀O₅)n → 4nKCl + 6nCO₂ + 5nH₂O

Нитрат бария, который вызывает появление зеленого пламени, разлагается в присутствии восстановителей (железа, крахмала) до оксида бария, диоксида азота и кислорода:

2Ba(NO₃)₂ → BaO + 4NO₂ + O₂↑

Аналогичным образом разлагается и нитрат стронция, придающий пламени красный цвет.

Оксалат натрия при горении смеси превращается в карбонат натрия и монооксид углерода (СО):

Na₂C₂O₄ → Na₂CO₃ + CO↑

Что за вещества, оксалаты?

1.      Щавелевая кислота и её соли

2.      Щавелевая кислота

3.      Карбоновые кислоты и их производные

Борная кислота Н₃BO₃ при разложении, выделяет воду и переходит в оксид бора:  

2Н₃BO₃→ B₂O₃ + 3H₂O

Автор статьи: Давыденко О.В.

Источники: ресурсы Интернет