Глава VII. Безопасная пиротехника

Старинное, теперь неверное, определение этой отрасли прикладной химии таково: "Искусство приготовления различных горючих и взрывчатых составов и сожигания их с целью доставления того или иного определенного эффекта"^*.

^* (Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона.)

Сейчас пиротехника - одно из средств военной связи и сигнализации.

Но не мало любителей серьезно поплатились за свою любовь к "потешным огням". Мы в их число, надеюсь, не попадем, так как никаких сложных фейерверков делать не станем и никаких сильно-взрывчатых веществ брать не будем. Ограничимся парой-другой пиротехнических опытов, соединяющих в себе приятное с полезным и свободных для пиротехника-любителя от опасности. Для гарантии от таких печальных последствий будем манипулировать с небольшими количествами реагентов и держать под руками весь арсенал огнегасительных средств: склянку с нашатырным спиртом, ящик с песком и кувшин с водой.

Огонь-художник

Осмотрите, пожалуйста, самым тщательным образом эти листки бумаги. Ничего на них не нарисовано, ничем они не накрашены, только в одном из уголков каждого листка карандашом отмечена точка. На такой бумаге печатают газеты; она так и называется - газетной.

Огнем папиросы или тлеющей спичкой касаюсь отмеченного точкой уголка одного из принесенных с собой листков. Он не вспыхивает, только искорка медленно идет вверх все выше и выше, поворачивает, опускается, направляется почти параллельно верхнему краю листка, снова опускается вниз... Там, где она пробежала, бумага выгорает по каким-то причудливым кривым линиям, но за их пределы огонь не переходит. Терпение, терпение... Все дальше бежит, - вернее сказать, ползет, - светлая точка, оставляя за собой черный след, и вот путь искры закончен. Перед нами контур слона, обрисованный художником-огнем (рис. 45).

Рис. 45. Огонь-рисовальщик

Поджигаю второй лист, и через пять минут к слону присоединяется жираф; третий - верблюд и т.д. Целый зверинец!

Дети - свидетели опыта - всегда и неизменно приходят в восторг. К удивлению ("как это искра знает, куда ей надо направиться, чтобы нарисовать страуса или крокодила?") присоединяется нетерпение угадать, что она на этот раз нарисует. Да и взрослым это развлечение кажется занятным, и далеко не все они догадываются, в чем тут дело.

А дело самое простое. Рисунок на бумагу, конечно, наносится заранее. Рисуется он заостренной спичкой или мягким гусиным пером, обмакиваемыми в раствор калиевой селитры (азотнокислого калия). Для целой серии рисунков совершенно достаточно чайной ложки теплой воды и столько селитры, сколько ее уместится на кончике перочинного ножа. Чем концентрированнее раствор, тем быстрее потом движется искра по бумаге; но опыт интереснее, когда это движение медленно, - больше простора для догадок: что выйдет?

Просохнув, контур рисунка становится совершенно невидимым; оттого-то и надо заранее отметить какую-нибудь точку с краю бумаги или в одном из ее углов и начинать рисовать от этой точки. Рисуя, следите, чтобы след пера нигде не прерывался, иначе выйдет конфуз: искра угаснет, не доведя рисунок до конца. Понятно также, что проводимые линии не должны пересекать друг друга.

Дешевизна этого опыта "вне конкуренции"!

А комнату после него надо хорошо проветрить: продукты горения селитры не безразличны для дыхания и отравляют воздух.

Бумага, горящая цветным пламенем

Да неужели вы до сих пор не знали, что голубая бумага горит голубым пламенем, красная, - красным, желтая-желтым и т. д.?

На такой вопрос вам, конечно, ответят дружно, что вы глубоко заблуждаетесь, что совершенно независимо от окраски, всякая бумага горит одинаковым пламенем, только одна легче загорается и скорее сгорает, другая - труднее и медленнее, смотря по толщине и плотности.

Скажите тогда вашим оппонентам, что вы готовы подтвердить свои слова опытом и что, по счастью, вы как раз сегодня купили для своих работ разноцветной папиросной бумаги. Принесите и покажите свою покупку, пожертвуйте по четвертушке каждого сорта и один за другим сожгите листы: белый, красный, голубой и желтый. Каждый будет гореть пламенем соответствующего цвета.

Удивив публику цветным горением цветной бумаги, позаботьтесь о ее здоровье и хорошенько проветрите комнату после вашего импровизированного фейерверка. В теплую погоду лучше демонстрируйте ваш опыт на открытом воздухе или хотя бы у открытого окна.

Ясное дело, что между моментом покупки цветной папиросной бумаги в магазине и моментом ее демонстративного сожжения перед публикой вам придется над ней немного поработать.

Белая бумага смачивается концентрированным раствором бертолетовой соли в горячей воде, желтая - в таком же растворе с примесью натриевой селитры, красная - с примесью азотно-кислого стронция, зеленая - азотно-кислого бария, синяя - азотно-кислой меди.

Вымоченная в соответственном растворе бумага подвешивается над блюдцем того же раствора при помощи деревянных фотографических щипчиков. Когда бумага совершенно высохнет, ее вновь смачивают жидкостью и так повторяют несколько раз, пока в порах бумаги не отложатся микроскопически-малые кристаллики солей, после чего она окончательно высушивается и сжигается в совершенно сухом состоянии.

Цветное пламя

Водород горит почти совершенно бесцветным пламенем; пламя чистого спирта тоже светит весьма слабо. Наоборот, пламя ацетилена ярко; свеча и керосиновая лампа также горят светящимся пламенем.

Большая или меньшая яркость всякого пламени зависит от присутствия в нем раскаленных твердых частичек. Водород, сгорая в водяной пар, таких раскаленных частичек не дает, и, если бы не сгорающая в нем пыль воздуха, его пламя было бы заметно только по развиваемой им высокой температуре. В светильном газе, керосине, стеарине содержится, кроме водорода, в большем или меньшем количестве углерод Частички последнего, раньше чем сгореть, накаливаются, - оттого-то пламя газовой горелки, керосиновой лампы и свечи и светит. Можно и несветящееся или слабо светящееся пламя сделать ярким, обогащая его углеродом или раскаляя им негорючие вещества. В технике первое достигается примесью к веществам, горящим бесцветным пламенем, так называемых тяжелых углеводородов, то-есть соединений водорода с большим количеством углерода, как у ацетилена, например, а второе - направляя пламя на специальный колпачок калильных горелок, нити которого пропитаны солями некоторых редких элементов (церия, тория и др.), дающих при высокой температуре интенсивно-яркий свет.

Для получения цветного пламени к горящему веществу прибавляют соли металлов, окрашивающих пламя в тот или иной цвет.

Этой способностью горящих металлов и их летучих солей придавать определенную окраску бесцветному пламени пользуются в пиротехнике для получения цветных огней.

Простейший способ развлечения - это устроить цветные спиртовые огни. В ста частях спирта растворяют 10 весовых частей кремортартара (винный камень, кислая виннокалиевая соль) и 5 весовых частей нашатыря (хлористый аммоний). Желаемая окраска придается смешением этого раствора со 100 весовыми частями солей, окрашивающих пламя, а именно: хлористого стронция для красного, хлористого лития для пунцового, борной кислоты для зеленого, сильвина (хлористого калия) для фиолетового, поваренной соли (хлористого натрия) для желтого.

Жечь растворы можно в чайных блюдцах или цветочных поддонниках.

Подводный огонь

Приготовьте смесь из 40 весовых частей азотнокислого стронция, 13 - серного цвета, 5 - бертолетовой (хлорновато-калиевой) соли, 4 - антимония (сернистой сурьмы).

Все названные вещества приобретайте уже истолченными в мелкий порошок и смешивайте как можно равномернее на бумаге пальцами или бородкой гусиного пера.

Если не удастся достать их в виде порошков, то растирайте купленные кристаллы в совершенно чистой фарфоровой ступке таким же пестиком, каждое в отдельности. Особенно осторожны будьте с бертолетовой солью. Достаточно примеси к ней нескольких крупинок серы, угля или даже просто присутствия пыли в ступке, чтобы она взорвала. Растирайте ее, на всякий случай, не всю сразу, а небольшими порциями.

Смешав порошки, плотно набейте смесь в небольшую гильзу дюйма два длиной из вощеной бумаги или так называемого растительного пергамента^*. Приготовленный патрон должен быть совершенно непроницаемым для воды. Сквозь отрезок свинцовой трубки пропустите проволоку и обвяжите ею вашу гильзу с горючей смесью или привяжите к последней какой-нибудь другой груз, дающий ей возможность оставаться в вертикальном положении, когда она будет опущена в воду.

^* (Бумага, обработанная серной кислотой.)

Рис. 46. Огонь под водой

Зажгите теперь гильзу и, когда огонь загорится, опустите ее горящим концом вниз в высокую банку с водой: красный бенгальский огонь будет продолжать гореть под водой (рис. 46).

Фокус не только занимательный, но и поучительный, так как объясняет возможность производить автогенную резку металлов (пламенем смеси водорода и кислорода) не только на воздухе, но и под водой.

"Болонский фосфор"

"Болонский фосфор", кроме способности самосвечения, ничего общего с настоящим фосфором не имеет. Он не ядовит, с ним вы можете смело оперировать. Результат же операций занимателен, поработать стоит. Полвека тому назад "болонский фосфор" пользовался большой популярностью, а затем его вытеснили зажигалки, электрическое освещение, и он постепенно был забыт. Найден же он был еще в XII веке одним алхимиком. Найдя в окрестностях Болоньи (город в Италии) какой-то тяжелый минерал, алхимик, надеясь извлечь из него золото, стал его прокаливать. Золота алхимик не получил, но обнаружил, что камень после прокаливания приобрел способность светиться в темноте. Найденный алхимиком минерал являлся одной из разновидностей тяжелого шпата - сернокислой соли металла бария. Такой естественный "болонский фосфор" светит довольно слабо и быстро теряет способность самосвечения. За долгие годы, истекшие со времени открытия его, ряд химиков выработал десятки смесей, обладающих той же способностью, фосфоресцирующих ярче естественного "болонского фосфора" и разными цветами. Я приведу рецепты изготовления двух таких смесей, дающих при аккуратной работе хорошие результаты. Необходимо только пользоваться совершенно чистыми материалами.

Для изготовления смеси, светящей голубым светом, прежде всего готовится сернистый кальций. Для этого чистейший, совершенно белый мрамор (углекислый кальций) растворяется в слабой азотной кислоте и тем переводится в азотнокислый кальций.

Азотная кислота летуча, пары ее ядовиты и разъедают поверхность металлических предметов. Поэтому работу надо вести на открытом воздухе. Доведя полученный раствор до кипения, приливают к нему известкового молока для полного связывания азотной кислоты. Заранее заготовив прибор для получения угольного ангидрида, пропускают углекислый газ через неостывший еще раствор до полной его нейтрализации. Лакмусовая голубая бумажка не должна в нем краснеть, а розовая - синеть. Остудив жидкость, приливают к ней раствор углекислого аммония, не доводя до полного осаждения. Отфильтровав осадок углекислого кальция, промывают осадок на фильтре горячей водой, высушивают и взвешивают. На каждые 8 г осадка берут 5 1/2 г чистейшей серы, растертой в фарфоровой ступке в тонкий порошок. Смесь прокаливается при слабо-красном калении в фарфоровом тигильке без доступа воздуха.

Это будет главный материал для самосветящейся смеси, который и сам по себе слабо светит в темноте.

На каждые 2 г сернистого кальция добавляют: 0,1 г сернокислого натрия, 0,06 г борнокислого натрия (так называемой буры), 0,05 фтористого кальция (плавикового шпата) и 2 куб. см раствора азотнокислого висмута.

Раствор готовится растворением 0,5 г азотнокислого висмута в 100 куб. см чистого алкоголя. Если будет муть, ее уничтожают каплей-двумя соляной кислоты.

Смесь, предварительно тщательно перемешанную (до вливания раствора) и облитую раствором, прокаливают в фарфоровом тигле с крышкой.

Для изготовления смеси, светящей фиолетовым светом, нет надобности в сложной операции получения отдельно сернистого кальция. Берется 20 г окиси кальция (негашеной извести), 6 г серы, 2 г крахмала, 3 г фтористого кальция, 0,5 сернокислого калия, 0,5 г сернокислого натрия и 1 куб. см раствора азотнокислого висмута.

Смесь прокаливается так же, как и предыдущая.

Полученные сухие порошки, если их на некоторое время выставить, на солнечный или электрический свет, светятся потом в темноте. Для практического использования смесей ими посыпают часовые циферблаты, дверные дощечки и пр., окрашенные белой масляной краской, пока последняя не засохла.