5. Пиротехникалық құрамдарды есептеу принциптері

Екілік қоспаны есептеудің негізгі ұсыныстарын XIX аяғында орыс пиротехнигі П.С. Цытович берген. Ол мына тұжырымдардан шыққан болатын, яғни жанғыш тотықтырғыш оттегінің арқасында түгел дерлік жанып кетеді деген. Ауа құрамындағы оттегі әсерінен отын құрамының жануы ескерілмеген.

Үштік және көп көпкомпонетті қоспалар екі немесе одан да көп компонентті қоспалардан тұрады деп қарастырылған. Көп компонентті құрамды түзетін екілік қоспалардың қатынастары бірнеше рет түрлі нұсқалар түрінде сынақтан өткізіліп, ең жақсы нәтиже берген нұсқаны алған.

5.1. Қос қоспалы пироқұрамдар

Мысал 1. Калий перхлораты мен магний қоспасынан тұратын қоспалардың жану реакциясын есептеу. Ол келесі теңдікпен сипатталады:

KClO₄+4Mg=KCl+4MgO (5.1)

139 г калий перхлоратына 24,3·4=97,2 г (~97 г аламыз) магний келеді. Жалпы құрамы 236г құрайды. Яғни, 236 г 100% құрайды. Сонда:

KClO₃=139·100/236=58,9г

Mg=97·100/236=41,1г

Алынған сандарды дөңгелектей отырып мынадай сандарды аламыз 59% KClO₄ және 41%Mg. Екілік қоспалар болғанның өзінде сенімді түрде соңғы өнімдердің құрам реакциясын жазу мүмкін емес.

Жану өнімдерінің химиялық анализін білмей тұрып, жуықтай отырып қана өнімдердің тотығу немесе тотықсыздану реакцияларын жазуға болады.

3.1 – кестеде тотықтырғыштардың ыдырауының шамаланған теңдеулері келтірілген, ал, 3.6 – кестеде бейорганикалық жаңғыштардың тотығу өнімдері. Осы кестелерді қолдана отырып, екілік қоспалардың реакция теңдеулерін және құрамын анықтауға болады.

Мысал 2. Барий нитраты мен магний қоспасынан тұратын құрамды анықтау.

3.1 кестеде ттотықтырғыштың ыдырау реакциясын анықтаймыз:

Ba(NO₃)₂=BaO+N₂+2,5O₂ (5.2)

3.6 кестеден магний MgO­ға дейін тотығады. Осыны ескере отырып, келесі реакция теңдеуін жазамыз және құрамын табамыз.

Ba(NO₃)₂+5Mg=BaO+N₂+5MgO (5.3)

Есептеу нәтижесінде келесі сандарды аламыз: Ba(NO₃)₂ ­ 68%, Mg ­32%. Бұл құрам фотоқоспа ретінде қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, оттегінің жетіспеушілігінен магний азотпен әрекеттесуі мүмкін. Сондықтан басқа реация теңдеуі жазылуы мүмкін (ауаның оттегісіз).

Ba(NO₃)₂+8Mg=BaO+5MgO+Mg₃N₂ (5.4)

Бұл жағдайда қоспа құрамы мүлде басқа болады: Ba(NO₃)₂ ­ 57%, Mg ­ 43%.

Жану реакция теңдеуін құрарда мынаны ескеру керек, магний мен оттегі әрекеттескен кезде бөлінетін жылумен салыстырғанда, магний азотпен әрекеттескенде 3 есе аз жылу бөлінеді,

Құрамында көмір немесе органикалық қоспасы бар қоспалардың жану реакциясын жазғанда, жану екі бағытта жүруі мүмкін екенін ескеру керек:

1) отынның толық тотығуы және көміртегі диоксиді мен судың түзілуі жүреді;

2) көміртегі оксиді мен судың түзілуі, осы жағдайға аз тотықтырғыш мөлшері кетеді.

Мысал 3. Идитол мен калий нитраты қоспасының жану реакциясын құру. Идитолға C₁₃H₁₂O₂ формуласын қолдана отырып, екі мүмкін болатын теңдеуді аламыз:

12KNO₃+ C₁₃H₁₂O₂=6K₂O+13CO₂+6H₂O (5.5)

34KNO₃+5 C₁₃H₁₂O₂=17K₂O+17N₂+65CO+30H₂O (5.6)

(5.5) бойынша құрамы		(5.6) бойынша құрамы
Калий нитраты	86%	Калий нитраты	77%
идитол	14%	идитол	23%

(5.5) және (5.6) теңдеулері белгілі шектерде ғана шындыққа келеді. Калий нитраты мен органикалық отындар жанғанда нитрит және калий пероксиді түзілсе, калий оксиді мен көміртектің диоксиді әрекеттескенде калий карбонаты түзіледі. Сол себепті, пиротехникалық қоспалардың құрамын нақты есептеу үшін жану өнімдерінің толық құрамын және реалды жағдайда осы құрамның қолданылуын білу керек.

Қоспа құрамын есептеуде коэффициент таңдау көп уақытты алады (әсіресе органикалық отындармен жұмыс істегенде). Бірақ кестелерді қолдануға болады. Ол кестелерде 1г оттегі неше грамм тотықтырғышты ыдыратады, 1г оттегі әсерінен қанша грамм отын тотығуы мүмкін деген сұрақтарға жауап береді (3.1, 3.6, 4.1 кестелер).

Мысал 4. Калий перхлораты мен идитол қоспалардың құрамын есептеу, егер идитол CO₂ және H₂O дейін жанып кететі болса.

3.1– кестесінен табамыз, 2,17 г калий перхлораты ыдырағанда 1 г оттегі түзіледі. 4.1 – кестесінен табатынымыз, 1 г оттегі 0,42 г идитолды CO₂ және H₂O дейін тотықтырады.

Осыдан қоспа құрамы

KClO₄ 2,17

Идитол 0,42

Жалпы қоспа 2,59 және есептеу әдісін қолдана отырып, есептейміз

2,59 ­ 100%

2,17 ­ х%

Сонда қоспа құрамындағы өнімдердің мөлшерін аламыз %

KClO₄................... 83,8%

Идитол.................16,2%

Сонымен, біз химиялық реакцияны қолданусыз компоненттердің әрекеттесуі мен құрамын есептедік.