4.5. Бихромат аммония

Бихромат аммония (аммоний двухромовокислый) (NH₄)₂Cr₂O₇ – кристаллическое вещество оранжевого цвета моноклинной системы. Негигроскопичен, растворяется в воде и спирте.

Бихромат аммония разлагается без плавления при температуре 180-185⁰С. Состав образующихся продуктов в значительной мере зависит от условий разложения. При температуре 190⁰С бихормат аммония, являясь одновременно горючим и окислителем, воспламеняется и сгорает с образованием гидрата оксида хрома СrO₂·H₂O (блестящее порошкообразное вещество черного цвета); последний при высокой температуре разлагается на оксид хрома и воду.

В вакууме при температуре 190-220⁰С бихромат аммония разлагается с образованием аморфного гидрата оксида хрома Cr₂O₃·H₂O (порошкообразное вещество черного цвета)

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + 3H₂O + Cr₂O₃·H₂O.

При высокой температуре (красном калении) бихромат аммония разлагается сразу на оксид хрома, воду и азот

(NH₄)₂Cr₂O₇ → N₂ + 4H₂O + Cr₂O₃ + 514,63 кДж.

Оксид хрома при этом образуется в виде зеленого пористого вещества, частицы которого похожи на вулканическую золу.

Применяется в качестве окислителя, катализатора разложения солей и горения пиротехнических составов и твердых топлив.

4.6. Перманганат калия

Перманганат калия (калий марганцовокислый) KMnO₄ – негигроскопичное кристаллическое вещество пурпурного цвета ромбической системы, имеющее плотность 2703 кг/м³ и энтальпию образования (–Н⁰) – 813,4 кДж/моль.

Перманганат калия является соединением семивалентного марганца – солью марганцовой кислоты HMnO₄ (известной только в водном растворе). Катион Mn⁷⁺ неизвестен. Известен анион ^{, который в водных растворах имеет фиолетовый цвет.}

Перманганат калия растворяется в воде, жидком аммиаке, пиридине и метаноле.

Термическое разложение перманганата калия носит топохимический характер. При нагревании выше 200⁰С он разлагается по уравнению

2KMnO₄ → K₂MnO₄ + МnO₂ + O₂.

Кинетика разложения в замкнутом объеме относится к аутокаталитическому типу и может быть описана уравнением Ерофеева с показателем n, изменяющимся от 2 (для неперекристаллизованного продукта) до 4-5 (для перекристаллизованного) в зависимости от степени измельчения, времени «старения», температуры разложения.

При температуре красного каления разложение происходит по уравнению

2KMnO₄ → K₂MnO₃ + МnO₂ + 1,5O₂.

При нагревании до температуры 700⁰С и выше он разлагается с образованием оксидов калия и марганца и кислорода

2KMnO₄ → K₂O + Мn₂O₃ + 2O₂.

При разложении перманганата калия в условиях горения пиротехнических составов возможно образование соединений K₂O2MnO_x, где x  2. Энтальпия образования K₂O2MnO_1,91 равна -1665,23±8,37 кДж/моль.

Смеси перманганата калия с веществами типа глицерина самовоспламеняются; с серой, фосфором, различными органическими веществами – способны к горению и взрыву; с железом – устойчиво сгорают при массовой доле последнего 40-80% с выделением тепла 0,63-2,0 кДж/г и образованием K₂O·2MnO_1,89. Горение смеси, содержащей 56% перманганата калия и 44% сурьмы, протекает с выделением тепла без образования газообразных продуктов.

Смеси на основе перманганата калия и олова широко использовали в Германии во время второй мировой войны в качестве замедлительных составов с относительным временем горения  0,4 с/мм.

Смесь перманганата калия с активированным водой железом может служить низкотемпературным источником тепла в пиротехнических нагревательных элементах.

Предлагалось применение перманганата калия в качестве окислителя смесевого твердого ракетного топлива в комбинации со смолообразной связкой и порошком металла.

Смеси перманганата калия с металлами и азидами безопасны в обращении и обладают хорошей окраской пламени. В качестве примера можно привести следующие составы, %: 1) А1 – 49,9; NаN₃ – 40,0; KMnO₄ – 10,1; 2) В – 29,9; КN₃ – 60,1; KMnO₄ – 10,0.