Химия и Химики № 1 2013. Бертолетова соль и красный фосфор

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Приготовление смеси бертолетовой соли и красного фосфора. Первые взрывы

Много интересных опытов можно проделать со смесью бертолетовой соли (хлорат калия) и красного фосфора. Данная смесь легко взрывается от трения, удара или контакта с огнем. Не удивительно, что ее используют в детских пистонах и хлопушках. С другой стороны, данная смесь опасна в обращении и не прощает ошибок - это требует предельной осторожности и аккуратности при экспериментах со смесью хлората калия и красного фосфора.

В журнале уже были описаны некоторые опыты со смесью хлората калия и красного фосфора (другое название - смесь Армстронга):

Взрыв смеси красного фосфора и бертолетовой соли (смесь Армстронга) ссылка
Опыты со смесью Армстронга (бертолетова соль и красный фосфор) ссылка

Мы решили повторить эти эксперименты: лучше один раз сделать, чем сто раз увидеть. Запасы хлората калия были скромные - исчислялись граммами, с красным фосфором тоже не густо (пару десятков грамм), но для описанных экспериментов этого более чем достаточно.

Для начала давайте договоримся, чего не следует делать - [Техника безопасности - Прочитать обязательно].

Для начала мы приготовили небольшое количество смеси - "на кончике ножа". Сначала растерли небольшое количество хлората калия в ступке, потом немного красного фосфора - с помощью бутылочки на листе бумаги. Взяли "на глаз" 2 части бертолетовой соли и 1 часть фосфора (по объему) и смешали их на тонком листе бумаги с помощью полоски бумажки [1].

Смесь получилась не слишком однородной, но для пробных экспериментов подойдет и такая.

__________________________________________________________________
¹ Техника очень простая. Коллега назвал ее "перемешивание покачиванием".

Сгибая лист бумаги, собираем компоненты в кучку, бумагу расправляем, кучку рассеиваем спиральными движениями полоски мягкой бумажки (одновременно бумажкой перемешиваем компоненты); снова сгибаем лист бумаги - на этот раз в направлении, перпендикулярном предыдущему и собираем порошок в кучку, кучку опять рассеиваем по поверхности движениями бумажки и т.д.

Вместо бумажки намного удобнее и эффективнее использовать птичье перо. Для ускорения перемешивания пером или полоской мягкой бумаги можно слегка "надавливать" на смесь, но не перестарайтесь.

Иногда можно обойтись одним "покачиванием" - без использования пера или полоски бумажки. Качество перемешивания в этом случае хуже, но если произойдет незапланированный взрыв, пальцы будут находиться гораздо дальше от смеси.

Пришло время испытать: что же мы приготовили, и с чем будем иметь дело. Взяли немного смеси (количество со спичечную головку) и подожгли зажигалкой на полоске бумаги. Произошла желтая вспышка: ни взрыва, ни сильного звука. Бумажка осталась целой. Смесь явно разочаровывала.

Взяли весь запас ("на кончике ножа") и подожгли тлеющей соломинкой. Произошел взрыв с желтой вспышкой, образовалось дымовое кольцо, как в опытах с фосфином.

Приготовили новую порцию смеси - около 0.1 г (в этот раз дали чуть больше фосфора). Для начала решили пробовать чувствительность смеси к трению. Взяли количество смеси с половину спичечной головки, положил на шершавую керамическую плитку и сделали растирающее движение металлическим шпателем (с надавливанием). Произошел небольшой взрыв, который напоминал по звуку детские пистоны. Кучка смеси размером с две спичечных головки при надавливании и растирании шпателем дала довольно громкий взрыв.

Таким образом, звук взрыва зависит не только от количества, насыпной плотности и состава смеси, но и от способа инициации (температура или трение). При ударе или трении звук взрыва смеси хлората калия и красного фосфора гораздо сильнее, чем при поджигании. Продолжительность реакции при поджигании гораздо больше: на видео удается рассмотреть отдельные фазы процесса. В случае же инициации шпателем взрыв происходил быстро и, как правило, попадал только на один кадр видео (о том, чтобы запечатлеть отдельные стадии не было и речи) [2].

Для дальнейших экспериментов мы решили не полагаться на визуальное дозирование реагентов ("на глазок"), а взвешивали необходимые количества бертолетовой соли и красного фосфора на весах с точностью до 0.01 г. Расчеты вели исходя из полуреакций:

2KClO₃ = 2KCl + 6[O]
2P + 5[O] = P₂O₅

Количество хлората калия составляло 120% от стехиометрически необходимого. Например, на 0.11 г фосфора взяли 0.52 г хлората калия.

______________________________________________
² Зато взрыв гремучего серебра нередко "проскакивал" между кадрами - на видео не удавалось запечатлеть даже вспышку: настолько быстро она происходила - [Фульминат серебра (гремучее серебро) - ссылка].

Смотреть Видео (22 Мб, .avi )
Смотреть Видео 2 (69 Мб, .avi )

Техника безопасности:

* Смесь бертолетовой соли и красного фосфора очень чувствительна к трению. Ни в коем случае нельзя растирать сухую смесь в ступке или иным образом. Практически гарантированный результат столь глупых действий - взрыв [3]. Осколки фарфоровой ступки полетят вам в глаза.

* Ни в коем случае не насыпайте смесь в какие-либо оболочки, особенно - стеклянные (например, бутылочки или пробирки). В случае взрыва смеси острое стекло полетит вам в глаза. Держите смесь на листе бумаги, учитывая, что от любой неосторожности она может взорваться.

* Хранить смесь бертолетовой соли и красного фосфора крайне не рекомендуется: если вы ее не использовали в экспериментах - остатки смеси взорвите или залейте водой и спустите в раковину.

* Не готовьте большие количества смеси: во всех описанных ниже экспериментах никогда не готовили более 0.7 г смеси за раз. Иначе вы можете получить травму барабанных перепонок (потерять слух), механическую травму рук (например, лишиться пальцев) и встретить много других неприятностей.

* Если вы непременно хотите устроить большой взрыв и нет способа вас отговорить - воспользуйтесь более безопасными взрывчатыми веществами.

* Не надев защитные очки - не приступайте к опытам. Запасных глаз у человека нет. Еще лучше воспользоваться защитной маской из оргстекла.

* Что будет, если вы проигнорируете правила техники безопасности? Может быть - ничего, а может быть такое - [ссылка].

_______________________________________________________
³ Растирать смесь бертолетовой соли и красного фосфора можно лишь в мокром виде - после того, как вы ее смочите спиртом (при этом необходимо следить, чтобы смесь не высохла во время растирания).