7. ОКсиды и пеРоксиды металлов

7.1. Основные свойства

Основные характеристики оксидов и пероксидов, применяемых в пиротехнических составах в качестве окислителей, приведены в табл. 2.9. Данные табл. 2.9 показывают, что массовая доля кислорода в большинстве оксидов и пероксидов находится на уровне нитратов рубидия, цезия, бария и стронция. Все они обладают высокой плотностью, как правило, негироскопичны и не растворяются в воде. Температуры плавления, начала разложения, теплота образования и теплоемкость в зависимости от природы оксида отличаются весьма существенно. Это позволяет разрабатывать пиротехнические составы на их основе (преимущественно тепловые) с самыми различными характеристиками, в т.ч. с минимальным газообразованием.

7.2. Оксиды железа

Оксид железа Fe₂O₃ – наиболее устойчивое из кислородсодержащих соединений железа. Существует в виде трех модификаций: α-Fe₂O₃ (парамагнитный), γ-Fe₂O₃ и δ-Fe₂O₃ (ферромагнитные). Модификация α-Fe₂O₃ (в природе встречается в виде минерала гематита) – кристаллическое вещество от темно-красного до черно-фиолетового цвета тригональной системы. Образуется главным образом при высокотемпературном (выше 130-180⁰С) окислении железа. Модификация γ-Fe₂O₃ – кристаллическое вещество коричневого цвета кубической системы. Образуется при низкотемпературном окислении железа в воздухе, либо при окислении оксида железа Fe₃O₄ в диапазоне температур 200-400⁰С. Модификация δ-Fe₂O₃ – кристаллическое вещество гексагональной системы. Образуется при взаимодействии растворов солей железа со щелочными (NаОН) растворами.

Таблица 2.9 – Основные характеристики оксидов и пероксидов металлов

[6, 36-39, 48, 84]

Вещество	Массовая доля О2, %	ρ, кг/м3	Температура, 0С		, Дж/ (мольК)	–Н0, кДж/ моль	ΔНпл, кДж/ моль
			tпл	tн.р
Fe2O3	30,0	5250	1565 (разл.)	–	103,8	822,2	–
Fe3O4	27,6	5220	1540 (разл.)	–	150,8	1117,1	138,1
CuO	20,1	6450	800 (разл.)	–	42,3	162,0	37,2
Cr2O3	31,6	5210	2335 (разл.)	–	118,8	1140,6	104,6
CrO3	48,0	2800	197 (разл.)	–	75,6	590,4	25,1
PbO2 (β)	13,4	9330	280 (разл.)	–	64,8	276,6	–
Pb3O4	9,3	8790	–	 550	146,9	723,4	–
MnO2	36,8	5026 (β)	535 (разл.)	–	54,0	521,5	–
MoO3	33,3	4690	801	1155 (кип.)	75,0	745,2	49,0
WO3	20,7	7160	1473	1670	73,9	842,7	73,5
BaO2	18,9	4960	450	 600	66,9	629,7	23,9
CaO2	44,4	2920	275 (разл.)	–	–	651,7	54,0
SrO2	26,7	4710	215	410	58,6	632,6	54,4

Нагревание в течение 3 ч при температуре 110⁰С переводит δ-Fe₂O₃ → α-Fe₂O₃. Твердость оксида Fe₂O₃ по шкале Мооса равна 5,5-6,8. При температуре 1562-1565⁰С он плавится с разложением. Растворяется в соляной кислоте; не растворяется в воде, серной кислоте и щелочах.

Оксид железа (железная окалина) Fe₃O₄ представляет собой шпинель FеО·Fе₂О₃. Он существует в природе в виде ферромагнитного минерала магнетита – черного с металлическим блеском кристаллического вещества кубической системы. Твердость оксида Fe₃O₄ по шкале Мооса равна 5,5-6,5. Зависимости мольной теплоемкости от температуры приведены в работе [85]. В воздухе при нормальной температуре оксид железа не окисляется; при нагревании в присутствии воздуха или кислорода он окисляется с образованием оксида Fe₂O₃. Разложение начинается одновременно с плавлением или несколько раньше. Содержание активного кислорода в Fe₃O₄ ниже, чем в Fe₂O₃, однако он имеет широкую производственную базу и с успехом заменяет последний в термитных и термитно-зажигательных составах.