ABC Pirotechniki

ABC pirotechniki
serwisu MYZLAB
Serwis naukowy MYZLAB

Autor tego tekstu nie ponosi żadnej odpowiedzialności za niezgodne z prawem wykorzystanie materiałów zawartych tutaj, oraz za wszelkiego rodzaju szkody wyrządzone przy użyciu zawartej tutaj wiedzy. Tekst ten powstał wyłącznie w celach edukacyjnych.

Wyjaśnienia:
MP - Mieszanina pirotechniczna
MW - Mieszanina wybuchowa
MO - Mieszaniny oświetlające
MS - Mieszaniny świszczące
MD - Mieszaniny dymotwórcze
MF - Mieszaniny fotobłyskowe
MS - Mieszaniny stroboskopowe
MDS - Mieszaniny smugowe (do smugaczy)
MPP - Mieszaniny podpałowe (tzw. primer-y)
MT - Mieszaniny termitowe

Narzędzia:
1 - Moździerz laboratoryjny z tłuczkiem - do mielenia małych ilości, przy większych trzeba mieć krzepę w rękach Smile

- dobry do testów mieszanek oraz do sprawdzania wrażliwości mieszanki na bodźce mechaniczne nie potrzebuje prądu Smile

. Koszt kilka-kilkadziesiat PLN
2 - Stary młynek do mięsa - na korbkę, metalowy - nadaje się do wstępnego, dość dokładnego rozdrobnienia substancji takich jak: siarka, węgiel drzewny lub szelak - Koszt różny, można kupić na rynkach starzyzny. Tylko nie wsadzajcie paluchów do tego bo wam obetnie.
3 - Stary młynek od kawy: ze sprzęgłem lub bez - nadaje się do mielenia większości substancji - otrzymany stopień rozdrobnienia jest zwykle wystarczający do większości mieszanek. Koszt różny, można kupić na rynkach ze starzyzny. Lub wygrzebać jakiś s domu
4 -Młynek kulowy - trudny do zrobienia, ale jego wykonanie umożliwia najlepsze zmielenie substancji - w praktyce wyglą da to tak, ze ciężkie kule lub rolki (ołowiane, br>ązowe) ugniatają mieszankę (na sucho lub mokro) w jakimś pojemniku (np. rura PCV) przez kilka-kilkadziesiąt godzin - zbudowałem prototyp - wygląda trochę jak z popularnej bajki "Sąsiedzi", ale na razie działa ... zajęło mi to 2 dni żeby wszystko ze sobą spasować Surprised

). Koszt elementów to ok. 150,00 PLN (ale to może być różnie)
5 - Do wstępnego rozdrobnienia węgla, zbrylonej saletry, siarki można użyć młotka. Koszt nieznany Surprised

)

Do przesiewania można używać:
# sitko kuchenne - im drobniejsze tym lepsze
# sitko do mąki - im drobniejsze tym lepsze
# pończochę + słoik lub pończochę naciągniętą na jakiejś ramce
# własnoręcznie zrobione sitko z drobnej siatki (nie takie proste)

Ważenie
Skład większości mieszanek pirotechnicznych jest podawany procentowo względem wagi. Niestety substancje mają różne gęstości i używanie objętościowego "zastępczego" składu zamiast wagowego kończy się zwykle niepoprawnym działaniem mieszanki.
Jedynym wyjściem z tej sytuacji jest zakup wagi. Istniejące na rynku wagi elektroniczne są zbyt drogie jak na kieszeń zwykłego Kowalskiego -warto wspomnieć, iż wcale nie są takie dokładne (mówię tu o zwykłych wagach np. sklepowych za) - pozostają tradycyjne wagi "analogowe" takie jak:

1. Wagi kuchenne - (z szalkami lub bez) - zależnie od rodzaju mają rożną dokładność (rozdzielczość) - zwykle nadają się do ważenia większych ilości substancji (rzędu dekagramów). Koszt ok. 150,00-350,00 PLN
2. Wagi elektroniczne - potrafią być całkiem dokładne, wszystko zależy od ceny
3. Stare wagi z dwoma szalkami - toporne i ciężkie - typowo używane na rynkach warzywno-owocowych - też raczej do ważenia większych ilości, gdyż maja niezbyt dużą dokładność.
4. Stare wagi sklepowe - dość dokładne (do gramów). Bardzo dobre, zwłaszcza dla osób, których rodzice lub znajomi mieli ja w sklepie (wtedy można odkupić "po znajomości").
5. Wagi apteczne - ważą z dokładnością do 20 mg. Chyba najlepsze wyjście, bo po pierwsze są najdokładniejsze, a po drugie ... najtańsze (zwłaszcza używane). Za swoja płaciłem w zeszłym roku 70,00 PLN łącznie z odważnikami (stara i używana, ale wciąż dokładna). Koszt waha się od kilkudziesięciu złotych do 200-250 PLN. Najprostszym sposobem znalezienia takiej wagi jest podzwonienie po osobach zajmujących się naprawa wag (zwłaszcza specjaliści "starej daty") - maja oni szeroki wybór różnych wag i odważników za naprawdę tanie pieniądze
6. Waga zegarmistrzowska - bardzo dokładna waga analityczna. W sklepie zaopatrzeniowym dla jubilerów widziałem taką za ponad 550,00 PLN (z odważnikami).
7. Komplet nowych odważników (1mg-100g) do wagi analitycznej kosztuje 120,00 PLN

Przestrogi
Zajmowanie się pirotechnika niesie ze sobą wiele niebezpieczeństw. Podczas przygotowywania mieszanek pirotechnicznych wielokrotnie stykamy się z przeróżnymi związkami chemicznymi, które w większości przypadków, dla zdrowia naszego nie są obojętne. Znakomita większość tych związków jest silnie trująca lub żrąca. Duża część z nich reaguje z innymi materiałami, co prowadzi często do powstawania bardzo niebezpiecznych mieszanek. Poniższe rady nie wyczerpują tematu, ale mogą być pomocne w pracy.Lista zasad jakich trzeba przestrzegać podczas pracy z odczynnikami chemicznymi:

* nie palić, nie jeść i nie pić
* dokładnie myć ręce i twarz (także uszy i nos) po każdym kontakcie z chemikaliami - najlepiej się wykąpać
* pracować w rękawicach (nawet jednorazówkach), w okularach, w starych rzeczach
* pracować na świeżym powietrzu, pod wyciągiem lub na balkonie
* jeśli się posiada, używać maski przeciwpyłowej - odczynniki chemiczne mogą dostać się jako pył lub opary przez drogi oddechowe do ustroju i dopiero po kilkunastu latach przypomnieć o swoim istnieniu - jeśli nie wierzysz poczytaj o takich chorobach jak azbestoza (i wiele innych pylic) lub ołowica
* przy pracy ze środkami żrącymi konieczne grube gumowe rękawice

Lista mieszanin jakich trzeba unikać (i nie przechowywać):

* nie mieszać chloranów z solami amonu: tworzy się chloran amonu substancja nietrwała i powodująca samoistne wybuchy
* nie mieszać nadmanganianu potasu z gliceryna: mieszanina po jakichś 30-60 sekundach samorzutnie się zapali (chyba, że robi się to świadomie jako doświadczenie - patrz strona z przepisami)
* kwasy (zwłaszcza azotowy i siarkowy) trzymać z dala jakichkolwiek mieszanek i środków palnych: mieszanki mogą wybuchnąć lub zapalić się
* do mieszanin zawierających chlorany i siarkę dodawać węglany, które zneutralizują kwasy, znajdujące się w śladowych ilościach w siarce
* azotan amonu ze sproszkowanymi metalami: mieszanina pod wpływem śladowych ilości wody zapali się
* inne azotany z proszkami metali: mieszaniny mogą się zapalić lub wybuchnąć
* sproszkowane metale (cynk, aluminium, magnez) z wodą mogą spowodować wytwarzanie się wodoru i w efekcie może dojść do eksplozji
* nie przechowuj amoniakalnych roztworów soli srebra: tworzą się nietrwale, wybuchowe sole kompleksowe

Lista innych porad:

* Pracuj z kimś - co dwie głowy to nie jedna
* Jeśli jesteś nieletni lub małoletni staraj się pracować pod opieka osób dorosłych - najlepiej z ojcem lub starszym bratem - zdziwi cię pewnie fakt, iż oni także kiedyś się bawili pirotechniką i sporo na ten temat wiedzą
* Nie używaj metalowych opakowań (puszki, słoiki, a także naboje od syfonu, złączki hydrauliczne itp.) - w razie wybuchu ich odłamki działają jak szrapnel
* Powyższa uwaga dotyczy także wszelkich szklanych lub plastykowych pojemników - wszelkie mieszanki staraj się przechowywać jak najkrócej, a jeśli już musisz to w papierowych torebkach lub jeśli posiadasz - papierowych pojemnikach - w razie wybuchu nie będą razić odłamkami, sam zaś wybuch będzie miał mniejszą siłę
* Większość rozpuszczalników rozpuszcza plastik, więc przechowuj je w szklanych butelkach (najlepiej w oryginalnych opakowaniach, w jakich kupiłeś)
* Poczytaj cos o tzw. elektryczności statycznej - mieszanka może się zapalić nawet od przypadkowej iskry elektrostatycznej - zwłaszcza w suche dni - jeśli nie wiesz co to jest iskra elektrostatyczna przypomnij sobie "prąd" jaki od czasu do czasu przeskakuje na rękę przy dotknięciu klamki lub błyskawice towarzyszące ściąganiu swetra
* Trzymaj osobno paliwa i utleniacze
* Nie mieszaj odczynników na "żywioł" - przez przypadek może ci się udać coś spreparować i nawet nie będziesz o tym wiedzieć
* Pracuj z małymi ilościami substancji i mieszanek: lepiej dwa razy przejść się po mieszankę lub dwa razy dłużej ja przyrządzać niż narażać siebie i swoje otoczenie na niebezpieczeństwo
* Słoiki ze związkami chemicznymi natychmiast zamykaj po użyciu - odrobiny innych odczynników unoszące się wraz z kurzem mogą osiąść na czystej substancji i ją zanieczyścić, dodatkowo może powstać jakaś niebezpieczna mieszanina
* moździerze, łyżki, pojemniki do mieszania, itp. myj po każdym użyciu dla tego samego powodu co powyżej
* do każdej substancji najlepiej przeznaczyć osobną lyżkę
* Z pomocą moździerza możesz sprawdzić z duźym prawdopodobieństwem czy mieszanka, którą zrobiłeś jest wrażliwa na tarcie i uderzenie. Wystarczy mala (!) ilość mieszanki (łebek od szpilki) wsypać do moździerza i mocno poucierać. Jeżeli mieszanka zapali się lub słyszysz trzaski i mikrowybuchy tzn. ze jest ona bardzo wrażliwa na bodźce mechaniczne, a to oznacza, iż musisz uważać podwójnie, a najlepiej z niej zrezygnować
* Nie próbuj przeprowadzać reakcji nitrowania, jeżeli nie znasz opisu jej przebiegu oraz środków obronnych przed sytuacją, w której reakcja ta ucieknie ci spod kontroli. Nitrogliceryna nie jest wcale konieczna do zabawy wybuchami.
* Każdą substancję i mieszankę traktuj tak, jakby miała ona za chwilę wybuchnąć - choć jest to dość paranoiczne, pomaga przewidywać skutki każdego ruchu
* Baw się z dala od miejsc zabudowanych i osób postronnych
* Dobrze jest chronić się za jakimś wzniesieniem, kamieniem itp. zwłaszcza przy odpalaniu większych petard czy rakiet
* Nie żałuj lontu - zawsze możesz go dorobić, ręki i głowy ... nie

Mieszaniny pirotechniczne
Potocznie nazywane mieszanki utleniaczy i reduktorów (np. saletra z cukrem). Mieszaniny pirotechniczne spalają się w określony sposób i na określony kolor, w zależności od składu.

Mieszaniny wybuchowe
Mieszaniny wybuchowe są MP spalającymi się bardzo szybko i używane są do wyrobu petard, a także w rakietach i kometach jako mieszaniny rozrywające. W angielskich artykułach poświeconych pirotechnice, mieszaniny wybuchowe dzieli się pod tym względem na tzw. flash powders (prochy błyskowe) i burst charges (ładunki rozrywające). Pierwsze z nich z reguły zawierają sproszkowany metal (aluminum, magnez, magnalium) i silny utleniacz (nadchloran potasu, chloran potasu, azotan baru), zaś drugie są różnymi mieszaninami zawierającymi chlorany, nadchlorany zmieszane z węglem, siarka i innymi składnikami. Dobra mieszanina rozrywająca jest także mieszanina świszcząca.
Ze względu na bardzo szybkie spalanie (mieszaniny te potrafią wybuchać nawet jeżeli nie są w zamknięciu) - są to jedne z najniebezpieczniejszych mieszanin pirotechnicznych.

Mieszaniny oświetlające
Mieszaniny oświetlające służą do wyrobu kolorowych pochodni, rac sygnalizacyjnych, gwiazdek do wulkanów oraz rzymskich świec i w wielu innych efektach. Składają się one z mieszaniny dającej silne światło podczas spalania oraz - w zależności od potrzeb - składników, które wprowadzone do płomienia zabarwiają go na specyficzny kolor. Skład mieszanki determinuje czy otrzymany płomień będzie "metaliczny" czy "żywy" ("organiczny"). W skład mieszanin oświetlających może wchodzić: magnez, aluminium, magnalium, cyrkon w mieszankach "metalicznych" oraz szelak, czerwona guma, siarka w miesznkach "organicznych". Najważniejszą cechą paliwa powinno być to, aby jego spalanie nie wpływało na jakość koloru jakim ma palić się mieszanka. Należy także zwrócić uwagę na czystość odczynników, gdyż w przypadku niedostatecznej ich czystości, przewidywany kolor może nie zostać uzyskany, za sprawa wszędobylskiego sodu, którego nikła nawet zawartość może zniweczyć całą pracę. Rolę utleniaczy pełnią zwykle azotany, chlorany, nad chlorany i ew. nadtlenki. Do barwienia płomienia służą sole następujących pierwiastków:

* sód - żółty
* potas - fioletowy
* miedz - niebieski
* stront - karminowo-czerwony
* wapń - ceglastoczerwony lub pomarańczowy
* bar - zielony, jasnozielony, biały
* lit - ciemno-liliowy, fioletowy (inny niż potas)

inne pierwiastki barwiące płomień (ale rzadko /lub wcale/ wykorzystywane)

* bor - zielony
* rubid - żółtofioletowy
* cez - fioletowoniebieski

Kolor biały uzyskuje się wykorzystując jako paliwo metal, albo na drodze zastosowania odpowiedniej kompozycji niemetalicznej.
Podane kolory są odczuciami dość subiektywnymi, gdyż kolor uzyskany za pomocą soli np. strontu może dla jednego być karminowy, a dla drugiego czerwony. Na uzyskany kolor ma duży wpływ skład mieszanki oraz ewentualne zanieczyszczenia.
Warto wspomnieć, iż do mieszanin palących się płomieniem niebieskim, zielonym i czerwonym, dodaje się często substancje będące tzw. donorami chloru. są to np: polichlorek winylu itp. substancje. W podwyższonej temperaturze rozkładają się one z wydzieleniem chloru, który reaguje z solami pierwiastków i tworzy chlorki, które są substancjami najłatwiej rozkładającymi się w płomieniu, co wpływa na polepszenie i zwiększenie intensywności płomienia.
Bardzo często łączy się funkcje barwienia płomienia i utleniacza. I tak w mieszankach palących się na czerwono stosuje: azotan strontu, a w mieszankach palących się na zielono: azotan baru, chloran baru lub nadtlenek baru.

Mieszaniny świszczące
Mieszaniny świszczące są mieszaninami o bardzo silnych własnościach wybuchowych. Zapalone, wybuchają nawet jeżeli nie są szczelnie zamknięte. Wprowadzone (mala ilość) do płomienia "buchają" na tyle, że potrafią zgasić świeczkę. W ich skład wchodzą za zwyczaj nadchlorany oraz sole sodowe lub potasowe kwasów benzoesowego lub salicylowego, a także kwas galusowy lub rezorcynowy. Innymi substancjami, które mogą być wykorzystywane do wyrobu tego typu mieszanin są pikryniany. Z mieszaninami tymi należy się obchodzić bardzo ostrożnie, gdyż są zazwyczaj bardzo wrażliwe na bodźce mechaniczne. Efekt świszczenia uzyskuje się upychając taką mieszaninę bardzo mocno w rurce (pod prasa lub ręcznie - nie wolno ubijać bo wybuchnie !!!). W przypadku źle upchanej mieszanki - rurka wybuchnie po zapaleniu. Mieszani na świszcząca może być tez używana jako paliwo rakietowe. Dodatkowym efektem podczas lotu rakiety będzie wtedy oczywiście świst.

Mieszaniny dymotwórcze
W skład mieszanek dymotwórczych wchodzą różne substancje, w zależności od koloru uzyskiwanego dymu. Do otrzymywania barwnych dymów zwykle używa się mieszanin zawierających chloran potasu, laktozę (lub ew. mąkę pszenną) i barwnik(i) np. auraminę, rodaminę, błękit metylenowy, indygo czy oranż metylowy. W przypadku dymu szarego często stosuje się mieszaniny metalochloroorganiczne składające się z metalu (cynku, aluminium) tlenku metalu (cynku, tytanu, magnezu) i chlorowcopochodnej (np. heksachloroetan, tetrachloroetylen czy słynny czterochlorek węgla z mieszanki Sękowskiego). W przypadku dymów białych stosuje się mieszaniny chloranu potasu, antracenu (lub naftalenu) oraz chlorku amonu lub cynku (sublimują po wprowadzeniu do atmosfery). Uzyskanie dobrego efektu jest zależne od tego jak mieszanka będzie się palić. Widoczne to jest zwłaszcza w przypadku dymów barwnych: jeżeli mieszanka zapali się zbyt gorącym płomieniem, zawarty w niej barwnik spali się zamiast sublimować. Mieszanina chloranu potasu i laktozy (lub mąki), która jest używana jako mieszanka wprowadzająca kolorowy dym do atmosfery ma stosunkowo niską temperaturę palenia, dzięki czemu barwnik ma możliwość wysublimować bez spalenia. Najbardziej znaną mieszanką chałupniczą na świecę dymotwórczą jest mieszanina saletry z cukrem, z przewagą cukru, który po wprowadzeniu go do atmosfery tworzy gęsty biały dym. Jednym z wyjść na obniżenie temperatury gazów wylatujących ze świecy dymnych jest wydłużenie drogi, jaką musi on przebyć. Najprostszy sposób polega na tym, aby rurki z mieszanką nie wypełniać po sam brzeg, tylko zostawić od góry trochę wolnego miejsca.

Mieszaniny fotobłyskowe
Mieszaniny fotobłyskowe są stosowane do wytworzenia krótkotrwałego impulsu świetlnego o maksymalnym natężeniu. Składają się najczęściej z magnezu lub aluminium oraz nadtlenku baru, ewentualnie azotanu baru, potasu i sodu.

Mieszaniny stroboskopowe
Działanie mieszaniny stroboskopowej jest podobne do działania stroboskopu. Paląc się, błyska ona z częstotliwością zależną od składu. Podstawowym składnikiem m.s. jest zazwyczaj magnez oraz siarczany sodu, wapnia, baru lub strontu (działajątu jako wysokotemperaturowe utleniacze). Utleniaczem może być w nich także na dchloran amonu lub azotan baru.

Mieszaniny smugowe
Mieszanina smugowa służy do oznaczania toru lotu pocisku smugowego (smugacza). W skład mieszanek smugowych wchodzą podobne elementy jak w skład mieszanek oświetlających i dymnych, choć najczęstszymi utleniaczami są nadtlenki i nadchlorany.

Mieszaniny podpałowe (tzw. primer-y)
Mieszaniny podpałowe służą do przekazania ognia do mieszanin trudniej zapalnych. Aby dobrze spełniać swoją rolę muszą być one łatwo zapalne i dawać duży ogień. Najpopularniejsza mieszaniną podpałową jest proch czarny, a także inne mieszaniny składające się z azotanu potasu i wegla (oraz czasem siarki).

Mieszaniny termitowe
Najpopularniejszą mieszaniną termitową jest mieszanina aluminium i tlenku żelazowego. Oprócz niej istnieje wiele innych mieszanin działających w podobny sposób, a które zawierają w swym składzie aluminium i tlenki metali (chromu, baru itp.). Termit jest materiałem zapalającym. Temperatura jego spalania sięga kilku tysięcy stopni. Podpalony przetapia prawie wszystko co spotka na swojej drodze. Próba gaszenia go woda doprowadzić może do wybuchu, gdyż woda zostaje rozłożona w wysokiej temperaturze na wodór i tlen, a te pod wpływem gorąca mogą eksplodować.

Post został pochwalony 1 raz