Уточним терминологию. При горении выделяющаяся в зоне реакции теплота передается от слоя к слою за счет теплопроводности. Поэтому зона горения распространяется со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких метров в секунду. При детонации же химическая реакция распространяется волною сжатия (ударной волной) со скоростью до нескольких километров в секунду.

Попробуем предсказать опасность неизвестного вам окислителя на примере нитрата аммония. Это удобрение иногда взрывается, особенно если мощный детонатор действует на большую массу слежавшегося NH4NО3 и тепловые эффекты возможных реакций распада:

1. NH4NO3 = N2О + 2Н2О

2. NH4NO3 = 0,5NО2 + 0,75N2 + 2Н2О

3. NH4NO3 = N2 + 2Н2О + 0,5СО2

1. Необходимые данные: ? Н°298 кДж/моль

NH4NO3 = -365

N2О (г) = -242

N2О = +82

СО2 (г) = +34

Пример расчета первой реакции:

?Н°298 реакции = (сумма ?Н°298 продуктов) — (сумма ?Н°298 исходных веществ)

Или ?Н°298 = (+ 82 — 2•242) — (-365) = -37 кДж.

Аналогично, для второй реакции (2) получаем —102 кДж, для третьей (3) —119 кДж на 1 моль исходного нитрата аммония. Из расчетов видно, что чем больше в продуктах реакции кислорода и азота, тем больше тепла выделяется при разложении. Оно и понятно: ведь у простых веществ ?Н°298 по определению равно нулю, а оксиды азота эндотермичны.

А теперь давайте познакомимся с основными свойствами некоторых окислителей, тех, что чаще всего используют пиротехники (табл. 1). Для дальнейших расчетов вам поможет таблица 2.

Всем известная бертолетова соль разлагается в присутствии катализатора(Мп02). Реакция слабо экзотермична:

КСlO3 = КСl + 1,5O2 — 389–437; ?Н°298 = -48 кДж.

Но смеси с хлоратом калия чувствительны к трению и удару, поэтому сейчас эту соль в пиротехнике не применяют. А вот в производстве спичек как раз и нужна механическая чувствительность смесей хлората с восстановителями.

Вы, наверное, заметили, что в таблицах не упоминается любимый "дворовыми пиротехниками" перманганат калия. Распад этой соли также экзотермичен:

2КМnO4 = К2МnO4 + МnО2 + O2

?Н°298 = 2°(-834) -1180 -522 = -34 кДж

Но на скорость реакции влияет автокатализ — ускорение реакции продуктами распада. Поэтому смеси с перманганатом горят неустойчиво, часто самовоспламеняются. Не используйте "марганцовку" в самодельных смесях, а если уже намешали, не храните эти смеси долго!

Пользуясь таблицами 1 и 2, вы сами можете определить тепловые эффекты реакций окислителей с различными горючими. Из перечисленных окислителей наиболее опасны нитрат и перхлорат аммония. Интересно, что смеси с аммониевыми солями обычно горят медленнее, чем аналогичные с солями калия и натрия.

Таблица 1. Свойства окислителей

Примечания:

а) указана минимальная из найденных в справочниках температура разложения;

б) процентное содержание активного кислорода указано для реакции с малоактивными горючими;

в) температура, при которой измерена растворимость, указана над ее значением.

Таблица 2. Стандартные энтальпии образования

Термохимический расчет показывает, что для таких горючих, как Mg или Al, окислителями могут быть почти любые соли кислородсодержащих кислот или оксиды: