Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Расписание'
05 Яшенкова А.И. В 3 ПМ. 01. МДК 01.0 Лобанова И.В. А 10 Среда 1 ПМ. 01. МДК 01.03 Панова К.Я. В 4 Безопасность жизнедеятельности Головачук А.Б В 3 ПМ...полностью>>
'Программа'
Программа кандидатского экзамена по специальности 19.00.01 – общая психология, психология личности, история психологии нацелена на проверку методологи...полностью>>
'Документ'
На сегодняшний день практически все ведущие производители финансово-экономического программного обеспечения активно работают над созданием систем авто...полностью>>
'Рабочая программа'
Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования и обеспечена ...полностью>>

Главная > Исследование

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Городская научно-практическая конференция школьников

МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 19
с углубленным изучением экономики»

Секция «Химия»

Исследование составов
смесей, используемых
в фейерверках

Выполнил:

Кузнецов Александр,

учащийся 10 «А» класса

Руководитель:

Шахова Ольга Борисовна,

учитель химии

г. Междуреченск, 2006 г.

Оглавление

  1. Введение

  2. Основная часть

    1. Из истории фейерверков

    2. Состав фейерверка

      1. Цветные (бенгальские) огни

      2. Порох

    3. Продукты сгорания смесей, составляющих фейерверк

  3. Выводы по работе и рекомендации

Приложения

Список литературы

1. Введение

Как известно ни один большой праздник в нашем городе не обходится без красочного фейерверка. Своими великолепными красками фейерверк обязан горению различных химикатов. Меня заинтересовал вопрос, - какие же вещества могут гореть при этом красочном зрелище, какие вещества в этот момент образуются и как они могут воздействовать на человека. Ведь на праздничный фейерверк собирается чуть ли не весь город. И воздух после фейерверков становится очень задымлённым и загазованным. Итак, актуальность проблемы определили выбор темы моей работы. В данной работе объектом исследования является фейерверк, а предметом - состав этих фейерверков. Таким образом, цель моей работы:

-- исследовать состав фейерверков. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

-- ознакомиться с литературой по данной проблеме

-- освоить методы изготовления смесей, входящих в состав фейерверков (бенгальских огней и пороха)

-- определить, какие вещества образуются при сжигании смесей цветных огней и чёрного пороха; выяснить, как они могут влиять на человека

-- дать рекомендации по использованию пиротехнических средств

2. Основная часть

2.1. Из истории фейерверков

Фейерверки - зажигание ярких огней во время праздников и религиозных церемоний - появились в Китае на рубеже нашей эры. Для придания им большей выразительности и была создана зажигательная смесь из серы, селитры и угля, названная порохом. В Европе фейерверки появились в XIV веке. Тогда же они появились и в России. Так уже Пётр I распорядился устраивать фейерверки в ознаменование побед, одержанных русскими войсками в Северной войне. Вспыхивали они и во время балов, даваемых аристократами. Вскоре красочные огни стали общедоступной потехой.

2.2. Состав фейерверка

Для запуска фейерверка используется пороховая ракета. Она представляет собой небольшую трубку, наполненную порохом. В головной части ракеты находится ярко горящая смесь. Когда ракета взлетает и заканчивается горение порохового заряда, смесь воспламеняется и взрывается, рассыпаясь цветными огнями.

Самому изготовить фейерверки мне не довелось, но я приготовил отдельно и чёрный порох и светящуюся смесь.

2.2.1. Цветные (бенгальские) огни

Смесь веществ, которая при сгорании даёт яркий и искристый белый или цветной огонь - это «бенгальские огни». Их изобрели древние пиротехники из Бенгалии (часть Индии), расположенной вдоль Бенгальского залива. Бенгальские огни состоят из:

  1. горючих веществ

  2. окислителей

  3. легкоразлагающихся веществ

Горение бенгальских огней сопровождается сильным разбрасыванием искр.

Изучив рецептуры приготовления огней, я изготовил красный и зелёный бенгальские огни. Методика изложена в приложении № 1.

2.2.2. Порох

Порох - взрывчатое вещество. Применяется главным образом в стрелковом и в артиллерийских орудиях. Порох делится на дымный и бездымный. Первым появился дымный. Место его изобретения точно не известно. Считают, что он появился в Китае. Я изготовил и опробовал на деле дымный порох. Методика его приготовления дана в приложении № 2.

2.3. Продукты сгорания смесей, составляющих фейерверк

При поджигании мною приготовленных цветных огней происходят различные процессы:

  1. Разложение бертолетовой соли (хлората натрия), которая является окислителем:

2КCIO3→2KCI+3O2↑

2.Горение в кислороде горючих веществ:

железных опилок: 3Fe +2O2→FeO иFe 3O3 (Fe 3O4)

алюминиевой пудры: 4AI + 3O2 = 2AI2O3

или магниевой пудры: 2Mg + O2 = 2MgO.

Горит и цементатор-клейстер(крахмал):

(C6H20O5)n + nO2 →nCO 2↑ + nH3O

3.Разложение солей под действием высокой температуры:

При зеленом пламени: 2Ba(NO3)2 →2BaO+2NO2↑+O2↑

При красном пламени: 2Sr(NO3)2 →2SrO+2NO2↑+O2↑

При сжигании черного пороха протекает следующая реакция:

6KNO3+2S+3C=K2S+K2SO4+K2CO3+CO2↑+CO↑+3N2↑+4O2↑

3. Выводы по работе и рекомендации

Выяснив принципы построения составов цветных огней (приложение №3), а также изучив рецепты изготовления цветных огней (приложение №4), я могу заключить, что во всех составах находятся соли, которые отвечают за цвет пламени, то есть находятся катионы металлов, способные при попадании в пламя излучать свет определенной длинны волны в видимой области спектра.

Цвет пламени

вещество

Уравнение реакции разложения (при t’C)

Желтое

Красное

Зеленое

Синее

Оксалат Натрия

Нитрат стронция

Нитрат бария

Малахит

Na 2C2O4 → Na 2CO3+CO↑

Sr (NO3)2 → SrO+2NO2↑+O2↑

2Ba(NO3)2 → 2BaO+2NO2↑+O2↑

[Cu(OH)2]CO3 →

Так же я пришел к выводу, что при сжигании черного пороха и цветных смесей, т.е. при фейерверках образующиеся твердые вещества могут входить в состав дыма, кроме этого выделяются при этом вредные газы, такие как СО и NO2.Отравляющее действие этих газов дано в приложении №5.

3. Рекомендации

1. Устроителям фейерверков необходимо знать направление ветра (чтобы образующееся облако дыма и газов двигалось не на город)

2. Устраивать фейерверки подальше от жилых кварталов (не на площади Весенняя)

3. Горожанам помнить о том, что в дождливую погоду все образовавшиеся продукты сгорания выпадают на их головы (в том числе кислотные осадки)

4. Помнить о том, что образующиеся после фейерверков дым и газ могут быть опасны для людей страдающих астмой, легочными заболеваниями, одышкой.

5. В безветренную погоду концентрация вредных веществ в том месте, где устраивается праздничный салют, максимальная, поэтому лучше наблюдать за ним поодаль.

Приложения

Приложение № 1

Методика изготовления зелёного и красного огня

Приборы и материалы:

  1. Ba(NO3)2

  2. KClO3

  3. Sr(NO3)2

  4. Алюминиевая и магниевая пудры

  5. Железные опилки

  6. Клейстер

  7. Металлические проволочки

  8. Пробирки

  9. Ступка с пестиком

10.Стеклянные палочки

11.Спиртовка

12.Штатив с лапкой

Способ приготовления самодельных бенгальских огней:

Заваривают густой клейстер. Затем растирают в ступке смесь железных опилок, алюминиевой или магниевой пудры, соли, окрашивающей пламя, и влажной “бертолетовой соли”- хлората калия (Сухой хлорат калия при растирании может воспламенить металлические порошки)

Полученную при растирании смесь добавляют к крахмальному клейстеру и тщательно перемешивают. Густую массу переносят в пробирку, где поочерёдно окунают в раствор металлические проволочки. Их вынимают и дают стечь избытку массы, потом подвешивают. После подсушивания проволочки снова окунают и опять сушат. Эту операцию повторяют 3-5 раз, пока слой массы не достигнет 5-6 мм в диаметре, после чего бенгальские свечи высушивают окончательно.

Зелёный бенгальский огонь: смесь из 5 г влажного Ba(NO3)2 с 5,5 г KCLO3 с 1 г алюминиевой или магниевой пудрой с 3 г железных опилок.

Красный бенгальский огонь: смесь из 4,5 г влажного Sr(NO3)2 с 5,5 г KCLO3 с 3 г железных опилок с 1 г алюминиевой или магниевой пудрой

Приложение № 2

Методика получения дымного пороха

Дымный порох получают смешиванием 7,5 мас. ч. нитрата калия, 1 мас. ч. серы, 1,5 мас. ч. древесного угля. Перед смешиванием каждое вещество растирают в ступке. Щепотку смеси помещают на железную (керамическую) подставку и поджигают лучинкой. Смесь сгорает, образуя облако дыма.

Приложение № 3

Принципы построения составов цветных огней

1. Теплота горения составов сигнальных огней должна быть не меньше 0,8ккал/г, для того чтобы количество выделяющейся тепловой энергии было достаточно для возбуждения или ионизации находящихся в пламени в парообразном состоянии атомов или молекул.

 

2. При использовании молекулярного излучения температура пламени составов не должна превышать пределов значительной степени диссоциации молекул излучателей. Так, например, температура пламени составов зеленого огня не должна превышать 2000°С.

 

3. В пламени должно быть небольшое количество твердых продуктов реакции. Введение в составы сигнальных огней большого количества (больше 15…20%) порошков магния или алюминия, дающих при сгорании труднолетучие окиси, сильно увеличивает яркость пламени, но вместе с тем понижает чистоту его цвета.

 

4. Компоненты состава должны быть подобраны так, чтобы излучение в других частях спектра (кроме необходимых) было минимальным.

 

5. Получающиеся при горении составов элементы или соединения, окрашивающие пламя, должны быть легколетучими и уже при температуре 1000…1200°С полностью переходить в парообразное состояние. Обычно в качестве окрашивающих соединений применяют легколетучие хлориды щелочноземельных металлов.

Приложение № 4

Составы цветных огней

Для получения цветного пламени на основе атомарного излучения используют элементы, имеющие яркие спектральные линии только в какой-либо одной части спектра. В первую очередь к таким элементам относятся натрий, литий, таллий и индий. Они имеют характерные яркие линии: натрий — желтые 589 и 589,6ммк, литий — красную 671ммк и оранжевую 610ммк, таллий — зеленую 535ммк, индий — синюю 451ммк. Соли этих металлов при температурах 1000°С и выше легко диссоциируют, в результате чего в пламени появляется линейчатый спектр паров металлов.

Атомарное излучение паров натрия широко используется в составах желтого огня. Литий, таллий и индий в сигнальных огнях не используют вследствие дороговизны соединений этих металлов. Для получения цветного пламени также используются излучение монохлоридов металлов, которые образуются в результате термической диссоциации соответствующих хлоридов. Для получения зеленого огня используют хлористые соединения бария, красного огня — хлористые соединения стронция, синего огня — хлористые соединения меди. Во многих случаях в составы цветных огней нецелесообразно вводить хлориды соответствующих окрашивающих металлов, так как хлориды являются инертными веществами не участвующими в процессе горения. Для сохранения энергетических характеристик составов окрашивающие металлы выгодно вводить в них либо в виде нитратов, либо в виде хлоратов и перхлоратов. Однако, при введении в составы окрашивающих металлов в виде нитратов необходимо вводить также вещества, образующие при температуре реакции горения хлористые соединения с металлом. Такими соединениями чаще всего случают либо хлораты или перхлораты калия, содержащие в своем составе хлор, либо хлорорганические соединения, например, поливинилхлорид, гексахлорбензол и другие. Как хлораты и перхлораты, так и хлорорганические вещества, содержащие не менее 50% хлора, являются активными окислителями, реагирующими с содержащимся в составе цветных огней магнием, что улучшает энергетические показатели составов. Для получения лучшей чистоты цвета выгодно использовать окрашивающие металлы сразу в виде хлорных соединений-окислителей, например, хлората бария или хлората стронция. Однако, зеленые составы на основе хлората бария высокочувствительны и взрывчаты, красные составы на хлорате стронция также взрывчаты и сильно гигроскопичны. Применение перхлоратов указанных металлов также не представляется возможным из-за ряда их отрицательных свойств. Монохлорид стронция показывает характерные дублетные линии, относительная интенсивность Е этих полос в зависимости от длинны волны линии приведена ниже.

 

l

686

674

661

648

636

E

3

10

10

10

10

   

Спектр испускания монохлорида бария состоит из многочисленных полос в зеленой части спектра. Свечение атомарного стронция и бария не могут быть использованы, так как атомы этих элементов дают излучение в частях спектра, не совпадающих ни с красной ни с зеленой областями спектра.

Составы желтого огня

 

Рецепты составов желтого огня:

 

1.

Хлорат калия 60 %

Оксалат натрия (или криолит) 25 %

Идитол (или шеллак) 15 %

 

2.Состав пламени с большой яркостью.

 

Нитрат калия 37%

Магний 30 %

Оксалат натрия 30%

Смола органическая 3%

 



Похожие документы:

  1. Комплексное исследование состава и структурных особенностей породообразующих минералов бентонитовых глин Миллеровского месторождения

    Исследование
    Комплексное исследование состава и структурных ... в составе катионов обменного слоя калия. Заключение: Исследование показали, ... «Функциональные наноструктурированные покрытия триботехнического назначения, исследование и разработка». Литература: Zhoua ...
  2. Самостоятельная работа с источниками информации (учебник, интернет, статьи газет и журналов) Демонстрация опытов «Влияние этанола на белки» и«Исследование состава и свойств твердой фазы табачного дыма» Выполнение презентации

    Учебник
    ... этанола на белки» и «Исследование состава и свойств твердой фазы табачного дыма ... демонстрация презентации -15 мин Опыт №2 «Исследование состава и свойств табачного дыма» - 10 ... Слайд 16-24. 6.Опыт №2 Исследование состава и свойств твердой фазы табачного ...
  3. Исследование отделяемого слизистой зева на бактериальную флору

    Исследование
    ... 200 20 Исследование кала на реовирусы 200 Микроскопические исследования 610 Исследование состава микрофлоры отделяемого ... , трихомонады, «ключевые клетки») 130 24 Исследование состава микрофлоры отделяемого слизистой цервикального канала ...
  4. «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»

    Программа
    ... информационных технологий, механики и оптики» «Исследование электромагнитных, электромеханических и теплофизических процессов в ... аппаратурно-методических основ для проведения исследований состава, структуры и свойств неорганических, органических и ...
  5. Исследование взаимосвязи возрастных и гендерных особенностей проявления агрессивности с успеваемостью в учебной деятельности 32 > Коррекция нарушенных форм адаптации детей младшего и среднего школьного возраста 35

    Исследование
    ... гипотеза обусловили задачи исследования: Изучить проблему агрессивности в современных исследованиях, определить сущность агрессивности ... с агрессивными формами поведения. Экспериментальную базу исследования составили: учащиеся 2, 4, 6 классов МОУ « ...

Другие похожие документы..