"Полный" баланс - в расчет принимается весь кислород, содержащийся в окислителе, а уравнение составляется так, как будто металл, содержащийся в окислителе восстанавливается до свободного состояния.
Sr(NO3)2 + 6Mg = Sr + N2 + 6MgO
Составы с "полным" кислородным балансом фактически являются составами с отрицательным кислородным балансом, поскольку только в редких случаях окислитель может отдать весь содержащийся в его составе кислород на окисление горючего.
При расчете составов с отрицательным балансом задается необходимый кислородный баланс в граммах кислорода.
Пример: рассчитать двойную смесь хлората калия с магнием, при условии что ее кислородный баланс n = - 20г O2, то есть недостаток кислорода для сгорания состава с указанным n составит 20г, каковое количество будет подчерпнуто из воздуха.
В таблицах 1 и 4 находим для хлората калия и магния числа 2,55 и 1,52, соответственно. Вычисляем, что 20г кислорода окисляют 20 • 1,52 = 30,4г магния.
Остающиеся 69,6г состава должны быть рассчитаны обычным путем на нулевой кислородный баланс.
Содержание хлората калия в составе (2,55 • 69,6) / (2,55 + 1,52) = 43,6%. Магния в составе будет 100 - 43,6 = 56,4%. За счет кислорода окислителя будет сгорать 56,4 - 30,4 = 26,0% магния.
Коэффициент обеспеченности горючего окислителем будет в данном случае равен k = 26,0 / 56,4 = 0,46.
Аналогичный расчет может быть осуществлен и для многокомпонентных смесей.
Вычисление кислородного баланса n и коэффициента k в готовых составах дает возможность судить о степени необходимости горящего состава в контакте с кислородом воздуха, выяснить причины искрения состава, возможность его затухания и тому подобное.
Порядок вычисления n и k для имеющихся готовых составов показан в примере.
Пример: рассчитать n и k для состава желтого огня, имеющего рецепт:
Из таблицы 1 и 5 находим, что для сгорания в углекислый газ и воду 0,47г шеллака или 8,37г оксалата натрия необходимо 2,55г хлората калия, следовательно, для сгорания 15г шеллака требуется (2,55 • 15) / 0,47 = 81,5г хлората калия, а для сгорания 25г оксалата натрия требуется (2,55 • 25) / 8,37 = 7,6г хлората калия.
Коэффициент обеспеченности состава окислителем:
Значение кислородного баланса:
Расчет металлогалогенных составов
В металлогалогенных составах роль окислителя выполняет хлор или фторорганическое соединение, а роль горючего - активный металл.
Окислитель берется в таком количестве, чтобы содержащегося в нем хлора или фтора хватило на полное окисление металла до высшего хлористого или фтористого соединения.
Например:
C2Cl6 + 3Zn = 2C + 3ZnCl2
Для расчетов используется таблица 6, в которой указывается количество окислителя отдающего при распаде 1г хлора или фтора и количество металла, соединяющегося с 1г галогена.
Таблица 6.
Хлорорганическое соединение (окислитель)
Молекулярный вес
Кол-во вещества, отдающее 1гр. СI
Металл-горючее
Атомный вес
Кол-во металла, соединяющееся с 1р. CI
Четырехлористьй углерод ССI4
154
1,08
Цинк
65,4
0,92
Гексахлорэтан С2СI6
237
1,11
Алюминий
27,0
0,27
Гексахлорбензол С6СI6
285
1,34
Магний
24,3
0,34
Гексахлорциклогексан (гексахлоран) С6Н6СI6
291
1,37
Цирконий
91,2
0,64
Поливинилхлорид (С2Н3СI)n
60,5
1,76
Железо
55,8
0,53 образуется FeCI3
0,79 образуется FeCI2
Пример: Рассчитать содержание компонентов в двойной смеси гексохлорэтан-алюминий, используя данные таблицы 6
Или в процентах: гексахлорэтан (1,11 • 100) / 1,38 = 80,5%, алюминий 100 - 80,5 = 19,5%
Пример: рассчитать состав зеленого огня повышенной цветности, содержащий нитрат бария-гексахлорэтан-магний. Известно, что для получения пламени хорошей цветности с окислителями нитратами содержание хлорорганических соединений в составе должно быть не менее 15%
Решение: на соединение с 15% C2Cl6 потребуется (смотри таблицу 6) (15 • 0,34) / 1,11 = 4,6% магния.
Разлагаясь, гексахлорэтан образует (15 • 24) / 234 = 1,5% углерода, который должен быть окислен как минимум CO. Пользуясь таблицами 1 и 5 находим в них цифры 3,27 и 0,75 и из пропорции 0,75 / 3,27 = 1,5 / х вычисляем необходимое для окисления углерода количество нитрата бария, х = 6,5%.