A пиротехнический краситель представляет собой химическое соединение, который вызывает горение пламени определенным цветом . Они используются для создания цветов в пиротехнических композициях, таких как фейерверк и цветные огни. Цветообразующие частицы обычно образуются в ходе реакции из других химических веществ. Обычно используются соли металлов; элементарные металлы используются редко (например, медь для голубого пламени).
Цвет пламени зависит от катиона металла; анион соли имеет очень небольшое прямое влияние. Однако анионы влияют на температуру пламени, увеличивая ее (например, нитраты, хлораты) и уменьшая ее (например, карбонаты, оксалаты), косвенно влияя на яркость и яркость пламени. Для добавок, снижающих температуру, предел красителя может составлять около 10–20 мас.% От композиции.
Вот некоторые общие примеры:
Цвет | Название соединения | Химическая формула | Примечания |
---|---|---|---|
Красный | Нитрат стронция | Sr (NO 3)2 | Обычный. Используется с донорами хлора. Превосходный красный цвет, особенно с металлическим топливом. Используется во многих композициях, включая дорожные факелы. |
Красный | Карбонат стронция | SrCO 3 | Обычный. Дает хороший красный цвет. Замедляет горение композиций, разлагается с выделением углекислого газа. Огнезащитный состав порох. Недорого, недорого - гигроскопичен, нейтрализует кислоты. Превосходит оксалат стронция при отсутствии магния. |
Красный | оксалат стронция | SrC 2O4 | Разлагается с образованием диоксида углерода и оксида углерода. В присутствии магниевого топлива, окись углерода восстанавливает частицы оксида магния, образуя газообразный магний и устраняя излучение черного тела от частиц MgO, что приводит к более четкому цвету. |
Красный | Str сульфат онция | SrSO 4 | Обычный. Высокотемпературный окислитель. Используется в смесях стробоскопов и некоторых красных композициях на металлической основе. |
Красный | Хлорид стронция | SrCl 2 | Обычный. Создает ярко-красное пламя. |
Апельсин | Карбонат кальция | CaCO 3 | Оранжевое пламя. При разложении выделяет диоксид углерода. Часто используется в игрушечных фейерверках как заменитель стронция. |
Оранжевый | Хлорид кальция | CaCl 2 | |
Оранжевый | Сульфат кальция | CaSO 4 | Высокотемпературный окислитель. Отличный источник апельсина в стробоскопических композициях. |
Оранжевый | Гидратированный сульфат кальция | CaSO 4(H2O)x* | |
Золотой / Желтый | Угольный порошок | ||
Желтый | Бикарбонат натрия | NaHCO 3 | Совместим с хлоратом калия. Снижение скорости горения меньше, чем у карбоната натрия. Несовместим с магнием и алюминием, реагирует с выделением газообразного водорода. |
Желтый | Карбонат натрия | Na2CO3 | Гигроскопичен. Значительно снижает скорость горения, разлагает выделяющийся углекислый газ. Сильно щелочной. Очень эффективный краситель, можно использовать в небольших количествах. Разъедает магний и алюминий, несовместимо с ними. |
Желтый | Хлорид натрия | NaCl | Теряет гигроскопичность при нагревании. Корродирует металлы. |
Желтый | Оксалат натрия | Na2C2O4 | Негигроскопичен. Слабо реагирует с магнием, с алюминием не реагирует. |
Желтый | Нитрат натрия | NaNO 3 | Также действует как окислитель. Яркое пламя, используемое для освещения. |
Желтый | Криолит | Na3AlF 6 | Одна из немногих натриевых солей, негигроскопичных и нерастворимых в воде. |
Зеленый | Хлорид бария | BaCl 2 | |
Зеленый | Хлорат бария | Ba (ClO 3)2 | Классический выставочный зеленый цвет с горючим шеллаком. Чувствителен к ударам и трению. Окислитель. |
Зеленый | Карбонат бария | BaCO 3 | Красивый цвет, когда перхлорат аммония используется в качестве окислителя. |
Зеленый | Нитрат бария | Ba (NO 3)2 | Не слишком сильный эффект. С донорами хлора дает зеленый цвет, без хлорных ожогов белый. В зеленых композициях обычно используются с перхлоратами. |
Зеленый | оксалат бария | BaC 2O4 | |
Синий | Хлорид меди (I) | CuCl | Самое яркое голубое пламя. Практически не растворим в воде. |
Синий | Оксид меди (I) | Cu2O | Самый дешевый синий краситель. |
Синий | Оксид меди (II) | CuO | Используется с донорами хлора. Превосходно в композитных звездочках. |
Синий | Карбонат меди | CuCO 3 | Лучше всего при использовании с перхлоратом аммония. |
Синий | Основной карбонат меди | CuCO 3 · Cu (OH) 2, 2 CuCO 3 · Cu (OH) 2 | В природе встречается в виде малахит и азурит. Подходит для перхлората аммония и для высокотемпературного пламени с присутствием хлористого водорода. Трудно летать по воздуху, менее ядовито, чем Пэрис Грин. |
Синий | Оксихлорид меди | 3CuO · CuCl 2 | Хороший синий краситель с подходящим донором хлора. |
Синий | Парижский зеленый | Cu (CH 3 COO) 2.3Cu (AsO 2)2 | Ацетоарсенит меди,. Токсичен с перхлоратом калия дает наилучшие синие цвета. Негигроскопичен. Мелкий порошок легко переносится в воздух; опасность отравления при вдыхании. |
Синий | Арсенит меди | CuHAsO 3 | Практически негигроскопичен. Почти такой же хороший краситель, как и медь ацетоарсенит. Токсичен. Может использоваться с хлоратными окислителями. |
Синий | Сульфат меди | CuSO 4 · 5 H 2O | Может использоваться с нитратами и перхлоратами. Кислый, несовместим с хлоратами. Красный фосфор в присутствии влаги выделяет тепло, может спонтанно воспламениться. Менее дорогой, чем ацетоарсенит меди. Безводный сульфат меди гигроскопичен, может использоваться в качестве осушителя. Перхлорат аммония дает почти такой же красивый синий цвет, как и ацетоарсенит меди.. |
Синий | Медь металл | Cu | Используется редко, с другими соединениями легче работать. Дает довольно синий цвет в перхлоре аммония. составы на основе т. е.; но реагирует с перхлоратом аммония и высвобождает аммиак в присутствии влаги. Состав нужно держать сухим. |
Фиолетовый | Комбинация красных и синих соединений | Sr + Cu | |
Пурпурный | Рубидий соединения | Rb | редко используется |
серебристый / белый | алюминиевый порошок | Al | |
серебристый / белый | магниевый порошок | Mg | |
серебристый / белый | Титановый порошок | Ti | |
Серебро / Белый | Сульфид сурьмы (III) | Sb2S3 | |
Инфракрасный | Нитрат цезия | CsNO 3 | два мощных спектральные линии при 852,113 нм и 894,347 нм |
Инфракрасное | нитрат рубидия | RbNO 3 |
Знак * указывает, что соединение будет гореть оранжевым, где x = 0,2,3,5.
Несмотря на большое количество доноров ионов металлов, они служат для образования лишь нескольких атомных и молекулярных частиц, которые используются в качестве излучателей света.
Во многих случаях доноры хлора должны быть добавлены для достижения достаточно глубоких цветов, поскольку должны генерироваться желаемые излучающие молекулы.
Некоторые излучатели цвета имеют атомную природу (например, литий, натрий). Присутствие хлора и реакция на монохлориды могут фактически ухудшить их чистоту или интенсивность цвета.
При высоких температурах атомы ионизируются. Спектры излучения ионов отличаются от спектров излучения нейтральных атомов; ионы могут излучать в нежелательных спектральных диапазонах. Например, Ba излучает голубые волны. Ионизацию можно подавить, добавив более легко ионизируемый металл со слабым собственным видимым излучением, например калий; затем атомы калия действуют как доноры электронов, нейтрализуя ионы бария.
Известно, что синий цвет трудно получить в фейерверках, поскольку соединения меди необходимо нагревать при определенной температуре для оптимальный оттенок синего цвета. Таким образом, глубокий насыщенный синий цвет обычно считается признаком опытного мастера фейерверков.
Следует проявлять осторожность, чтобы избежать образования твердых частиц в зоне пламени, будь то оксиды металлов или углерод; раскаленные твердые частицы испускают излучение черного тела, которое вызывает «размывание» цветов. Добавление алюминия повышает температуру пламени, но также приводит к образованию твердых раскаленных частиц оксида алюминия и расплавленного алюминия. Магний имеет меньшее влияние и поэтому больше подходит для цветного пламени; он более летуч, чем алюминий, и с большей вероятностью присутствует в виде паров, чем в виде твердых частиц. Образование твердых частиц оксида магния может быть дополнительно ингибировано присутствием моноксида углерода, либо отрицательным кислородным балансом композиции в присутствии органического топлива, либо добавлением красителя в форме оксалата, который разлагается до диоксида углерода и монооксид углерода; монооксид углерода реагирует с частицами оксида магния с образованием газообразного магния и газообразного диоксида углерода.
Цвет | Излучатель | Длины волн | Примечания |
---|---|---|---|
Желтый | Натрий (D-линия ) | 589 нм | Очень сильный, подавляет другие цвета, избегает загрязнения |
Оранжевый | Ca Cl (молекулярные полосы ) | наиболее интенсивные: 591–599 нм и 603–608 нм, и другие | |
красный | Sr Cl (молекулярный полосы) | a: 617–623 нм. b: 627–635 нм. c: 640–646 нм | Виды SrCl имеют тенденцию окисляться до менее желательного SrO; Поэтому составы, содержащие стронций, обычно разрабатываются с недостатком кислорода. |
Красный | SrOH (?) (молекулярные полосы) | 600–613 нм | |
Красный | Li ( атомные спектральные линии) | ||
Зеленый | Ba Cl (молекулярные полосы) | a: 511–515 нм. b: 524–528 нм. d: 530–533 нм | Также присутствуют линии BaOH и BaO, светящиеся желтым и желтовато-зеленым (487, 512, 740, 828 и 867 нм для BaOH, 549, 564, 604 и 649 для BaO). Линии BaOH намного сильнее чем линии BaO.В отсутствие хлора линии BaCl отсутствуют, а только линии BaOH и B Видны линии АО. . Виды BaCl имеют тенденцию окисляться до менее желательного BaO; Поэтому композиции, содержащие барий, обычно разрабатываются с недостатком кислорода.. Присутствие Ва нежелательно, поскольку он излучает в синей области при 455,4 нм. Калий может быть добавлен для подавления ионизации бария, поскольку он легче ионизируется и действует как донор электронов для ионов бария. |
Синий | Cu Cl (молекулярные полосы) | несколько интенсивных полос между 403–456 нм, менее интенсивно при 460–530 нм | Низкая энергия диссоциации соединений меди вызывает присутствие в пламени свободных атомов меди, слабо излучающих зеленым цветом (линии между 325–522 нм). В присутствии хлора образуется CuCl, сильно выделяющийся синим цветом. При более высоких температурах CuCl диссоциирует и в спектре присутствуют линии атомарной меди; Также образуются CuO и CuOH, излучающие молекулярные полосы зелено-желтого цвета (535–555 нм) для CuOH и оранжево-красного цвета (580–655 нм) для CuOH. Следовательно, для композиций с синим горением требуется адекватный контроль температуры. |
Инфракрасное излучение | Углерод частицы | излучение черного тела | Для хорошего широкополосного инфракрасного излучения требуются составы, выделяющие много тепла и много частиц углерода. Температура горения должна быть ниже, чем у соединений, освещающих видимый свет. Интенсивность испускаемого излучения зависит от скорости горения. Температуру можно повысить, добавив магний. Композиция магний / тефлон / витон является общей для ложных ракетных ракет. |
Инфракрасное | CO2 (молекулярные полосы) | в основном 4300 нм | Производитель углеродсодержащее топливо. |
Инфракрасное | Cs (атомные спектральные линии) | две мощные спектральные линии при 852,113 нм и 894,347 нм | Используется в композициях для инфракрасного освещения. В композициях не используется металл, чтобы предотвратить образование ярких частиц, излучающих в видимой области. |
Инфракрасное | Rb (атомные спектральные линии) | спектральные линии в ближнем инфракрасном диапазоне | Используется в инфракрасном диапазоне составы освещения, реже цезиевые. |