7.10. Пероксид кальция

Пероксид кальция CaO₂ – кристаллическое вещество тетрагональной системы. Плотность его равна, кг/м³: определенная рентгенографическим методом – 3190, пикнометрическим – 2920.

Пероксид кальция обладает значительной термической устойчивостью. Нагревание при атмосферном давлении в диапазоне температур 172-300⁰С не приводит к заметному выделению свободного кислорода. Интенсивное разложение начинается при температуре 375⁰С; полное разложение происходит при 400-425⁰С. Энергия активации диссоциации равна 188,28 кДж/моль.

Разложение пероксида кальция в диапазоне температур 305-370⁰С в вакууме происходит в диффузионной области, что обусловлено образованием твердых растворов пероксида и оксида.

Пероксид кальция менее реакционноспособен, чем пероксид натрия. Безводный пероксид кальция не реагирует с сухим диоксидом углерода при температуре ниже температуры диссоциации даже в присутствии катализаторов. В струе диоксида углерода, содержащего водяные пары, пероксид кальция начинает интенсивно разлагаться при температуре 145⁰С, хотя разложение заметно и при комнатной температуре. Скорость разложения в несколько раз увеличивается в присутствии гидроксида натрия, диоксида марганца и оксида меди.

7. 11. Пероксид стронция

Пероксид стронция SrO₂ – бесцветное кристаллическое вещество тетрагональной системы. Рентгенографическая плотность равна 4710 кг/м³. При нагревании диссоциирует в диапазоне температур 410-450⁰С.

Пероксид стронция растворяется в спирте и водном растворе хлорида аммония, незначительно растворяется в воде, не растворяется в ацетоне; в горячей воде разлагается.

7.12. Применение оксидов и пероксидов

Оксиды и пероксиды широко используются в различных пиротехнических составах. Реакция алюминия с оксидом железа или железной окалиной была открыта в XIX в. и получила название термитной:

2А1 + Fe₂O₃ → А1₂O₃ + 2Fе + 850 кДж,

8А1 + 3Fe₃O₄ → 4А1₂O₃ + 9Fе + 3353 кДж.

Температура, создаваемая термитной смесью, достигает 2400-3000⁰С. Продукты сгорания представляют расплавленную массу.

Термитные смеси широко применяются в промышленности для сварки, а в военной технике – для снаряжения зажигательных боеприпасов. Кроме оксидов железа в зажигательных пиротехнических составах используют диоксид марганца и оксид хрома Сr₂O_3, образующие в смеси с алюминием так называемые марганцевый и хромовый термиты, пероксид бария, оксиды свинца Рb₃O₄ и РbO₂, оксид меди СuО. Для генерации маскирующих и сигнальных дымов применяют диоксид марганца, оксиды цинка и железа Fe₂O₃.

Оксиды металлов входят в рецептуру воспламенительных и замедлительных составов. Кроме того, их применяют в запалах ударного и фрикционного действия. Наиболее стабильными окислителями являются оксиды железа.

Если оксид имеет относительно небольшую теплоту образования (например, Вi₂O₃ или СuО), то реакция его с активным металлом (например, алюминием) может иметь детонационный характер. Однако переход горения во взрыв может наступать не во всех случаях, так как здесь играет роль ряд факторов, в частности, размер частиц горючего и окислителя.

Следует отметить также, что оксиды могут быть введены в рецептуру различных сигнальных пиротехнических составов для окраски пламени. Так, оксид тория совместно с 1% диоксида церия при введении в углеводородное пламя излучает яркий белый свет. Кроме диоксида церия могут быть использованы оксиды хрома, марганца, урана и платины. Оксид эрбия в пламени излучает зеленый цвет, оксид тулия – карминно-красный, переходящий при высоких температурах в желтый и далее – в белый. Оксид иттрия при температуре 900-1000⁰С дает темно-красное свечение. Оксид стронция (как и монохлорид стронция) придает пламени красную окраску. Оксид меди вводится в качестве цветопламенной добавки в пиротехнические составы синего и голубого огней.

Неоднократно рассматривалась возможность применения пероксидов, супероксидов и озонидов (главным образом щелочных металлов) в качестве окислителей ракетных топлив. Однако в большинстве случаев они нестабильны, а смеси на их основе чувствительны к внешним воздействиям. Проводящиеся в этом направлении исследования принципиально не отвергают возможности применения данных соединений. Например, в литературе имеется описание гибридного двигателя, работающего на жидком горючем (спирте, бензине) и твердом окислителе (хромовом ангидриде СrО₃), расположенном в виде шашки в камере сгорания.

Имеются сведения о создании твердых ракетных топлив на основе смеси легких металлов, оксидов металлов и связующего.

Оксиды металлов могут вводиться в рецептуры баллиститных и смесевых топлив для повышения кислородного баланса и в качестве катализаторов скорости горения (РbО, СuО, ZnO, ZnO₂, Сr₂O₃). Оксид магния может служить флегматизатором, уменьшающим скорость горения коллоидных топлив. В смесевых топливах добавки оксида магния могут увеличивать скорость горения. Он также улучшает механические характеристики смесевого топлива на основе перхлората аммония. Оксид марганца является флегматизирующей добавкой, уменьшающей взрывоопасность топлива. Сведения о применении оксидов в пиротехнических составах приведены в работах [8, 49, 50].