Черная змея (фейерверк)
«Черная змея» — это термин, который может относиться как минимум к трем похожим типам фейерверков : фараоновой змее, сахарной змее или популярному розничному составу, продаваемому под различными названиями, но обычно известному как «черная змея». «Фараонова змея» или «Фараонова змея» — это оригинальная версия эксперимента с черной змеей. Из него получается более впечатляющая змея, но его исполнение зависит от тиоцианата ртути (II) , который больше не используется из-за его токсичности. [ 1 ] Для «сахарной змеи» бикарбонат натрия и сахар . обычно используемыми химическими веществами являются [ 2 ]
После зажигания фейерверк испускает дым и выбрасывает пепел, напоминающий змею, в результате вспучивающейся реакции. Они остаются на земле и не излучают искр, вспышек, снарядов или звука.
Змея фараонова
[ редактировать ]
Фараонова змея — более драматичный эксперимент и требует больше мер безопасности, чем сахарная змея, из-за присутствия токсичных паров ртути и других соединений ртути. [ 1 ]
Эта реакция была открыта Фридрихом Вёлером в 1821 году, вскоре после первого синтеза роданида ртути. Его описывали как «выкручивание из себя одновременно червеобразными процессами, во много раз превышающего прежний объем, очень легкого материала цвета графита». [ нужна ссылка ] В течение некоторого времени фейерверк под названием «Pharaoschlangen» был доступен публике в Германии, но в конечном итоге был запрещен, когда токсичные свойства продукта были обнаружены в результате смерти нескольких детей, которые по ошибке употребили полученное твердое вещество. [ 3 ]
Эксперимент с фараоновой змеей проводится так же, как и эксперимент с сахарной змеей, однако в первом используется тиоцианат ртути(II) (Hg(SCN) 2 вместо сахарной пудры с пищевой содой ). Это необходимо делать в вытяжном шкафу, поскольку все соединения ртути опасны.
После воспламенения реагентов роданид ртути(II) распадается с образованием сульфида ртути(II) (HgS), сероуглерода (CS 2 ) и нитрида углерода (C 3 N 4 ). Графитовый нитрид углерода , бледно-желтое твердое вещество, является основным компонентом золы. [ 1 ]
- 2 Hg(SCN) 2 (т) → 2 HgS(т) + CS 2 (л) + C 3 N 4 (т) [ 1 ]
Сероуглерод воспламеняется с образованием диоксида углерода (CO 2 ) и оксида серы (IV) (SO 2 ).
- CS 2 (ж) + 3 O 2 (г) → CO 2 (г) + 2 SO 2 (г) [ 1 ]
В то время как нитрид углерода (C 3 N 4 ) распадается на газообразный азот и дициан.
- 2 C 3 N 4 (с) → 3 (CN) 2 (г) + N 2 (г) [ 1 ]
Когда сульфид ртути(II) (HgS) реагирует с кислородом (O 2 ), образуются серые пары ртути и диоксид серы . Если реакцию проводить внутри контейнера, на его внутренней поверхности можно наблюдать серую пленку ртутного налета.
- HgS(тв) + O 2 (г) → Hg(ж) + SO 2 (г) [ 1 ]
Сахарная змея
[ редактировать ]В отличие от углеродной змеи используется серная кислота , в которой вместо бикарбоната натрия , сахарная змея растет относительно быстрее и достигает значительно большего объема.
В этом эксперименте используется твердое топливо. Твердым топливом может быть песок, достаточно покрытый этанолом или гексаметилентетрамином . Белая смесь сахарозы и бикарбоната натрия со временем станет черной, и после того, как ее зажгут, змея вырастет примерно на 15–50 сантиметров (5,9–19,7 дюйма). [ 4 ]
три химические реакции. Когда змея зажигается, происходят Бикарбонат натрия распадается на карбонат натрия , водяной пар и углекислый газ : [ 2 ]
- 2 NaHCO 3 (т) → Na 2 CO 3 (т) + H 2 O(г) + CO 2 (г)
При горении сахарозы или этанола (реакция с кислородом воздуха) образуются углекислый газ и пары воды : [ 2 ]
- C 12 H 22 O 11 (т) + 12 O 2 (г) → 12 CO 2 (г) + 11 H 2 O(г)
- C 2 H 5 OH(ж) + 3 O 2 (г) → 2 CO 2 (г) + 3 H 2 O(г)
Часть сахарозы не горит, а лишь разлагается при высокой температуре, выделяя элементарный углерод и пары воды: [ 4 ]
- С 12 Н 22 О 11 (т) → 12 С(т) + 11 Н 2 О(г)
Углерод в реакции делает змею черной. Весь процесс достаточно экзотермичен , поэтому вода, образующаяся в результате реакции, испаряется . Этот пар, помимо продукта углекислого газа , делает змею легкой и воздушной и позволяет ей вырасти до больших размеров из сравнительно небольшого количества исходного материала. [ 4 ]
Розничная черная змея
[ редактировать ]Фактическая формула, похоже, является своего рода секретом. Однако, скорее всего, они основаны на композиции азотированного пека. Кроме того, они часто продаются в виде небольших черных гранул, не расплываются и устойчивы при хранении. В Европе очень мало розничных продавцов этого продукта, а в мире, пожалуй, только один крупный производитель.
Использовать
[ редактировать ]Это популярная в Индии петарда , с которой играют дети во время фестиваля Дивали . Хотя Фонд исследований сундуков и Университет Пуны считают фейерверки токсичными, они все еще используются. Целью исследования было определить, какой фейерверк больше всего загрязняет воздух в Индии. Проведенное исследование показало, что змеиные фейерверки выделяют наибольшее количество твердых частиц, способных проникнуть в легкие при вдыхании частиц дыма и, как следствие, нанести значительный ущерб. Другие петарды, которые испускают огромное количество частиц дыма, включают фульджади, пульпул, чакри и аннар. [ 5 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Хельменстайн, Энн Мари (3 июня 2020 г.). «Как сделать фейерверк в виде фараоновой змеи» . Архивировано из оригинала 17 октября 2019 года . Проверено 16 октября 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Хельменстайн, Энн Мари (3 июня 2020 г.). «Как сделать черную змею или светящихся червей» . Архивировано из оригинала 14 октября 2019 года . Проверено 16 октября 2019 г.
- ^ Дэвис, ТЛ (1940). «Пиротехнические змеи». Журнал химического образования . 17 (6): 268–270. дои : 10.1021/ed017p268 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Сахарная змея» . МЭЛ Наука . МЭЛ Наука 2015–2019. Архивировано из оригинала 6 октября 2019 года . Проверено 28 октября 2019 г.
- ^ «Дивали 2016: Змеиные таблетки вызывают самое сильное загрязнение окружающей среды, за ним следуют лади» . Финансовый экспресс . 25 октября 2016 г. Архивировано из оригинала 08.11.2021 . Проверено 14 ноября 2020 г.