Химия и Химики № 4 2013. Взрыв смеси свинцового сурика и алюминиевой пудры

Алюминий - довольно активный металл. При комнатной температуре компактный алюминий защищен оксидной пленкой, которая препятствует его дальнейшему окислению. Однако уже мелкодисперсный алюминий обладает пирофорностью: он может загореться при хранении на воздухе. Как известно, алюминиевая пудра ("серебрянка") используется в качестве пигмента. Чтобы алюминиевая пудра не загорелась (и не слипалась), в нее вносят специальные добавки [1].

Алюминиевая пудра образует со многими твердыми окислителями смеси, которые вспыхивают или взрываются при нагревании. Одним из таких окислителей является свинцовый сурик, который продается в хозяйственных магазинах в качестве пигмента [2].

Реакцию между свинцовым суриком и алюминием можно изобразить уравнением:

3Pb₃O₄ + 8Al = 4Al₂O₃ + 9Pb
или
Pb₃O₄ + 8/3Al = 4/3Al₂O₃ + 3Pb

Молярная масса Pb₃O₄ - 685.57, Al - 26.98 г /моль. Например, на 10 г свинцового сурика теоретически нужно

10/685.57·26.98·8/3=1.05 г алюминия

Однако, во-первых "серебрянка" - это не 100%-й алюминий (см. примечание [1]), во-вторых, роль окислителя может играть и кислород воздуха - после реакции алюминия и оксида свинца Pb₃O₄ произойдет вспышка избытка алюминия на воздухе. Поэтому целесообразно взять алюминиевой пудры больше, чем это следует из уравнения реакции [3].

В пробном опыте взял 1 г сурика и 1 г серебрянки (большой избыток алюминия, но тогда я этого не знал). Смесь зажег с помощью стопина. При действии пламени сразу же произошла яркая вспышка.

После этого решил попробовать, как реагирует смесь свинцового сурика с серебрянкой в "больших" количествах, причем в оболочке. Отвесил 5 г сурика и 0.55 г алюминиевой пудры (нетрудно подсчитать, что алюминий в небольшом избытке). Смешал, засыпал в шприц, вставил поршень и аккуратно спрессовал, объем смеси стал чуть больше 4 мл. Вместо стопина (за неимением) взял "карамельную" бумагу (первоначально я не знал, как себя проявит смесь, но после "испытания" понял, что с ней желательно использовать стопин - доверяться замедлителю из бумаги при работе с мощными смесями не стоит). Потом подумал, и поставил еще один поршень (для прочности).

"Испытывать" на участке смесь не стал, так как выделяющийся свинец не особо "полезен", поэтому поехал в лес. Закрепил шприц на дереве с помощью изоленты.

"Взрыв" был ОЧЕНЬ громким (естественно, для такого малого количества смеси). Образовалось большое облако пыли. Вдыхать этот дым ни в коем случае не следует, так как он содержит много свинца!

Дерево покрылось серым налетом, местами - черным. Повреждений почти не было, единственное, это легкое повреждение коры (белая полоска на последнем фото), и еще что-то стукнулось в объектив камеры сразу после "взрыва".

Состав алюминиевая пудра - свинцовый сурик в количестве со спичечную головку неплохо подошел для электровоспламенителей, но подобные эксперименты - скорее баловство, т.к. для этой цели целесообразно использовать черный порох небольшой добавкой "серебрянки".

В заключение еще раз напомню, что соединения свинца ядовиты: и растворимые соли, и пыль твердых соединений, и пары металлического свинца. Смеси, содержащие сурик или диоксид свинца, недопустимо сжигать в помещении. Для испытаний лучше выбрать безлюдное место, причем отойти на достаточное расстояние, чтобы не вдыхать дым. А главное, такими смесями не стоит злоупотреблять: несколько раз попробовали, увидели - и хватит. После этого лучше перейти на эксперименты с более безопасными веществами.

_____________________________________________________
¹ Состав алюминиевой пудры разных марок регламентируется ГОСТ 5494-95 Пудра алюминиевая. Технические условия [ссылка].

Как видно из этого документа, содержание алюминия в алюминиевой пудре составляет 86-90% - это если она качественная и соответствует условиям ГОСТ. К сожалению, под названием "алюминиевая пудра" сейчас часто продаются фальсификаты, в которых алюминиевая пудра разбавлена различным балластом вроде цемента. Перед тем, как приступить к экспериментам с алюминиевой пудрой, рекомендую убедиться, с какой пудрой вы имеете дело. Кучка качественной пудры должна загораться при действии пламени.

² Желательно проследить, чтобы вместо свинцового сурика вам не подсунули железный сурик: некоторые продавцы даже не понимают разницу между этими пигментами.

³ Для получения более сильного светового эффекта количество серебрянки можно увеличить вплоть до 35% сверх необходимого (для чистого алюминия). Больший избыток не имеет смысла.

Смотреть Видео (28 Мб, .avi )