Valójában az ördög ül a robbanószerekben, és minden pillanatban készen áll arra, hogy mindent elpusztítson és megtörjön. A pokol teremtményének kordában tartása és csak szükség esetén elengedése a fő probléma, amelyet a vegyészeknek és a pirotechnikusoknak meg kell oldaniuk robbanóanyagok létrehozásakor és használatakor. A robbanóanyagok (robbanóanyagok) keletkezésének és fejlődésének történetében, akár egy vízcseppben, az államok és birodalmak keletkezésének, fejlődésének és megsemmisítésének története jelenik meg.
A leckék vázlatát előkészítve a szerző többször is észrevette, hogy azok az országok, amelyek uralkodói éber figyelmet fordítottak a tudományok fejlődésére, és mindenekelőtt a matematikusok természetes hármasságára - a fizika - a kémia - fejlődésük során magas szintet értek el. Feltűnő példa lehet Németország világszínpadra való gyors felemelkedése, amely fél évszázad alatt ugrást tett az eltérő államok uniójából, amelyek közül néhányat még Európa részletes térképén is nehéz volt látni „kis hatókör” nélkül, egy birodalomhoz, amellyel másfél évszázadon keresztül számolni kellett. Anélkül, hogy csökkenteném a nagy Bismarck érdemeit ebben a folyamatban, idézem mondatát, amelyet a francia-porosz háború győztes vége után mondott: "Ezt a háborút egy egyszerű német tanár nyerte." A szerző áttekintését a hadsereg és az állam harcképességének növelésének kémiai aspektusára szeretné fordítani, mint mindig, anélkül, hogy azt állítaná, hogy kizárja véleményét.
A cikk közzétételekor a szerző Jules Verne -hez hasonlóan szándékosan kerüli a konkrét technológiai részletek megadását, és figyelmét a robbanóanyagok beszerzésének tisztán ipari módszereire összpontosítja. Ez nemcsak a tudós érthető felelősségérzetének köszönhető munkái (legyen az gyakorlati vagy újságírói) eredményeiért, hanem annak is, hogy a tanulmány tárgya a „Miért volt minden így és nem másként?”És nem„ Ki szerezte meg először? anyagot”.
Ezenkívül a szerző bocsánatot kér az olvasóktól a kémiai kifejezések - a tudomány tulajdonságai - kényszerhasználatáért (amint azt saját pedagógiai tapasztalatai is mutatják, nem az iskolások legkedveltebbje). Felismerve, hogy lehetetlen vegyi anyagokról írni anélkül, hogy kémiai kifejezéseket említenénk, a szerző megpróbálja minimalizálni a speciális szókincset.
És az utolsó dolog. A szerző által megadott számokat semmiképpen sem szabad a végső igazságnak tekinteni. A robbanóanyagok jellemzőire vonatkozó adatok a különböző forrásokban eltérnek, és néha meglehetősen erősek. Ez érthető: a lőszerek tulajdonságai nagyon jelentősen függenek a "piacképes" típusuktól, az idegen anyagok jelenlététől / hiányától, a stabilizátorok bevezetésétől, a szintézis módjától és sok más tényezőtől. A robbanóanyagok jellemzőinek meghatározására szolgáló módszereket sem különbözteti meg az egységesség (bár itt nagyobb lesz a szabványosítás), és nem szenvednek különleges reprodukálhatóságtól sem.
BB osztályozás
A robbanás típusától és a külső hatásokra való érzékenységtől függően minden robbanóanyagot három fő csoportra osztanak:
1. BB kezdeményezése.
2. Robbanóanyagok robbantása.
3. Robbanóanyagok dobása.
BB kezdeményezése. Nagyon érzékenyek a külső hatásokra. A többi jellemzőjük általában alacsony. De van egy értékes tulajdonságuk - robbanásuk (robbantásuk) robbantó hatást gyakorol a robbantó- és hajtórobbanószerekre, amelyek általában egyáltalán nem érzékenyek más típusú külső hatásokra, vagy nagyon alacsony érzékenységűek. Ezért a beindító anyagokat csak a robbantási vagy hajtó robbanóanyagok robbanásának gerjesztésére használják. A beindító robbanóanyagok használatának biztonsága érdekében védőeszközökbe (kapszula, kapszulahüvely, robbanósapka, elektromos detonátor, biztosíték) vannak csomagolva. A kezdeményező robbanóanyagok tipikus képviselői: higany -fulminát, ólom -azid, tenerek (TNPC).
Robbanóanyagok robbantása. Valójában erről beszélnek és írnak. Felszerelnek kagylókat, aknákat, bombákat, rakétákat, szárazföldi aknákat; felrobbantják a hidakat, autókat, üzletembereket …
A robbantó robbanóanyagokat három csoportra osztják robbanásveszélyes tulajdonságaik szerint:
- megnövelt teljesítmény (képviselők: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- normál teljesítmény (képviselők: TNT, melinit, műanyag);
- csökkent teljesítmény (képviselők: ammónium -nitrát és keverékei).
A nagyobb teljesítményű robbanóanyagok némileg érzékenyebbek a külső hatásokra, ezért gyakrabban használják flegmatizátorokkal (robbanóanyagok érzékenységét csökkentő anyagok) keverékben vagy normál teljesítményű robbanóanyagok keverékében, hogy növeljék az utóbbiak erejét. Néha nagyteljesítményű robbanóanyagokat használnak közbenső detonátorként.
Robbanóanyagok dobása. Ezek különféle lőporok - fekete füstös, füstmentes piroxilin és nitroglicerin. Ide tartoznak a különböző pirotechnikai keverékek is tűzijátékokhoz, jelző- és világítótüzekhez, világítókagylókhoz, aknákhoz és légi bombákhoz.
A fekete porról és a Black Bertholdról
Több évszázadon keresztül az egyetlen robbanóanyag, amelyet az emberek használtak, a fekete por volt. Segítségével ágyúgolyókat dobtak az ellenségre, és robbanó kagylókat töltöttek meg vele. Lőport használtak a földalatti bányákban erődök falainak megsemmisítésére, sziklák zúzására.
Európában a 13. századtól vált ismertté, és még korábban Kínában, Indiában és Bizáncban. A tűzijátékhoz használt lőpor első leírását Sun-Simyao kínai tudós írta le 682-ben. Maximilian görög (XIII-XIV. Század) a "Fények könyve" című értekezésben egy kálium-nitráton alapuló keveréket írt le, amelyet Bizáncban használtak híres "görög tűz", és 60% nitrátból, 20% kénből és 20% szénből áll.
A puskapor felfedezésének európai története egy angol, Roger Bacon ferences szerzetesnél kezdődik, aki 1242 -ben "Liber de Nullitate Magiae" című könyvében receptet ad a fekete por rakétákhoz és tűzijátékokhoz (40% salétrom, 30% szén és 30 % kén) és a félig mitikus szerzetes, Berthold Schwartz (1351). Lehetséges azonban, hogy ez egy személy volt: a fedőnevek használata a középkorban meglehetősen gyakori volt, akárcsak a későbbi összetévesztés a források keltezésével.
A kompozíció egyszerűsége, a három összetevő közül kettő elérhetősége (a natív kén még mindig nem ritka Olaszország déli régióiban és Szicíliában), az egyszerű elkészítés - mindez garantálta a puskapor diadalmenetét Európa országaiban és Ázsia. Az egyetlen probléma nagy mennyiségű kálium -nitrát beszerzése volt, de ezzel a feladattal sikeresen megbirkóztak. Mivel ekkor az egyetlen ismert kálium -nitrát -lerakódás Indiában volt (innen a második neve - indiai), szinte minden országban helyi termelés jött létre. Kellemesnek nem lehetett nevezni, még az optimizmus ellenére sem: az alapanyag a trágya, az állati belsőség, a vizelet és az állati szőr volt. Ebben a kellemetlen szagú és erősen szennyezett keverékben a legkevésbé kellemetlen összetevők a mész és a hamuzsír voltak. Mindezek a vagyonok több hónapig gödrökbe kerültek, ahol az azotobaktériumok hatására erjedtek. A felszabaduló ammóniát nitrátokká oxidálták, ami végül az áhított nitrátot eredményezte, amelyet átkristályosítással izoláltak és tisztítottak - ez is foglalkozás, mondhatom, nem a legkellemesebb. Mint látható, nincs semmi különösebben bonyolult a folyamatban, az alapanyagok meglehetősen megfizethetőek, és a puskapor elérhetősége is hamar egyetemessé vált.
A fekete (vagy füstös) puskapor akkoriban egyetemes robbanóanyag volt. Se ingatag, se tekercs, sok éven át lövedékként és töltetként is használták az első bombákhoz - a modern lőszerek prototípusaihoz. A 19. század első harmadának végéig a puskapor teljes mértékben kielégítette a haladás igényeit. A tudomány és az ipar azonban nem állt meg, és kis kapacitása miatt hamarosan megszűnt megfelelni az akkori követelményeknek. A puskapor -monopólium vége a 17. század 70 -es éveinek tulajdonítható, amikor A. Lavoisier és C. Berthollet megszervezte a Berthollet által felfedezett kálium -klorát (berthollet -só) alapján a berthollet -só előállítását.
A Berthollet -só története arra a pillanatra vezethető vissza, amikor Claude Berthollet tanulmányozta a Carl Scheele által nemrég felfedezett klór tulajdonságait. A klórt forró tömény kálium -hidroxid -oldaton keresztül vezetve Berthollet új anyagot kapott, amelyet később a vegyészek kálium -klorátnak neveztek, és nem a vegyészek - Berthollet -sót. 1786 -ban történt. És bár az ördög sója soha nem lett új robbanóanyag, betöltötte szerepét: először is arra ösztönzött, hogy új helyettesítőket keressen a hanyatló „háború istenének”, másodszor pedig új típusú robbanóanyagok alapítója lett - kezdeményezők.
Robbanásveszélyes olaj
1846 -ban a vegyészek két új robbanóanyagot javasoltak - piroxilint és nitroglicerint. Torinóban Ascagno Sobrero olasz vegyész felfedezte, hogy elegendő a glicerint salétromsavval kezelni (nitrálás), hogy olajos, átlátszó folyadékot - nitroglicerint - képezzen. Az első nyomtatott jelentés róla a L'Institut folyóiratban (XV, 53.) jelent meg 1847. február 15 -én, és megérdemel néhány idézetet. Az első rész így szól:
„Ascagno Sobrero, a technikai kémia professzora Torinóból egy levélben, amelyet prof. Peluzom beszámolója szerint régóta kap robbanóanyagokat salétromsav hatására különböző szerves anyagokra, nevezetesen a nádcukorra, az intésre, a dextritre, a tejcukorra stb. és a tapasztalat azt mutatta, hogy olyan anyagot kapnak, mint a zörgő pamut …"
Ezenkívül van egy leírás a nitrálási kísérletről, amely csak a szerves vegyészek számára érdekes (és akkor is csak történelmi szempontból), de csak egy jellemzőt jegyzünk meg: a cellulóz nitro-származékait, valamint a robbanásképességüket., akkor már elég jól ismertek voltak [11].
A nitroglicerin az egyik legerősebb és legérzékenyebb robbanóanyag, és kezelése során különös gondosságot és odafigyelést igényel.
1. Érzékenység: felrobbanhat a lövés miatt. Ütésérzékenység egy 10 kg -os kettlebell -rel, amely 25 cm magasról esett le - 100%. Az égés robbanássá változik.
2. Robbanásveszélyes átalakulás energiája - 5300 J / kg.
3. A detonáció sebessége: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Robbanékonyság: 360-400 köbméter. lásd [6].
A nitroglicerin alkalmazásának lehetőségét a híres orosz vegyész, N. N. Zinin mutatta be, aki 1853-1855-ben a krími háború idején, V. F. Petrushevsky hadmérnökkel együtt nagy mennyiségű nitroglicerint állított elő.
A Kazan Egyetem professzora, N. N. Zinin
Katonai mérnök V. F. Petrushevsky
De a nitroglicerinben élő ördög gonosznak és lázadónak bizonyult. Kiderült, hogy ennek az anyagnak a külső hatásokra való érzékenysége csak kissé rosszabb, mint a robbanásveszélyes higanyé. Már a nitrálás pillanatában felrobbanhat, nem lehet rázni, melegíteni és hűteni, vagy kitenni a napnak. Tárolás közben felrobbanhat. És ha gyufával felgyújtja, elég nyugodtan éghet …
Pedig a 19. század közepére már olyan nagy szükség volt erőteljes robbanóanyagokra, hogy a számos baleset ellenére a nitroglicerint széles körben elkezdték használni a robbantási műveletekben.
A gonosz ördög megfékezésére tett kísérleteket sokan vállalták, de a szelídítő dicsősége Alfred Nobelé volt. Ennek az útnak a hullámvölgyei, valamint az ezen anyag értékesítéséből származó bevételek sorsa széles körben ismert, és a szerző szükségtelennek tartja részleteikbe bocsátkozni.
Egy inert töltőanyag pórusaiba "préselve" (és több tucat anyagot is kipróbáltak, amelyek közül a legjobb az infúziós föld - porózus szilikát, amelynek térfogata 90% -a a pórusokra esik, amelyek mohón fel tudják venni a nitroglicerint), a nitroglicerin sokkal "befogadóbb" lett, szinte minden romboló erejét vele tartotta. Mint ismeretes, Nobel adta ezt a keveréket, amely tőzegnek tűnik, a "dinamit" nevet (a görög "dinos" szóból - erő). A sors iróniája: egy évvel azután, hogy Nobel szabadalmat kapott a dinamit előállítására, Petrushevsky teljesen függetlenül keveri össze a nitroglicerint a magnéziummal, és robbanóanyagokat kap, amelyeket később "orosz dinamitnak" neveznek.
A nitroglicerin (pontosabban glicerin -trinitrát) a glicerin és a salétromsav teljes észtere. Általában úgy nyerik, hogy a glicerint kén -salétromsav keverékkel kezelik (kémiai nyelven - az észterezési reakció):
A nitroglicerin robbanását nagy mennyiségű gáz halmazállapotú termék felszabadulása kíséri:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Az észterezés egymást követően három lépcsőben történik: az elsőben glicerin -mononitrátot, a másodikban glicerin -dinitrátot és a harmadikban glicerin -trinitrátot kapunk. A nitroglicerin teljesebb hozama érdekében az elméletileg szükséges mennyiséget meghaladó 20% -os salétromsavat veszünk fel.
A nitrálást porcelán edényekben vagy forrasztott ólomedényekben jegesvizes fürdőben végeztük. Körülbelül 700 g nitroglicerint kaptunk egy menetben, és egy óra alatt az ilyen műveleteket 3-4.
De a növekvő igények saját kiigazításokat tettek a nitroglicerin előállításának technológiájában. Idővel (1882 -ben) kifejlesztettek egy technológiát a robbanóanyagok nitrátorokban történő előállítására. Ebben az esetben a folyamatot két szakaszra osztották: az első szakaszban a glicerint a kénsav felével keverték össze, és így a felszabaduló hő nagy részét hasznosították, majd a salétromsav és a kénsav kész keveréke ugyanabba az edénybe került. Így elkerülhető volt a fő nehézség: a reakcióelegy túlzott felmelegedése. A keverést sűrített levegővel, 4 atm nyomáson végezzük. Az eljárás termelékenysége 100 kg glicerin 20 perc alatt 10-12 fokon.
A nitroglicerin (1, 6) és a hulladéksav (1, 7) eltérő fajsúlya miatt éles felületen gyűlik össze felülről. Nitrálás után a nitroglicerint vízzel mossuk, majd a savas maradékokból szódával mossuk, majd ismét vízzel mossuk. A keverést a folyamat minden szakaszában sűrített levegővel végezzük. A szárítást egy kalcinált asztali só rétegen keresztül történő szűréssel végezzük [9].
Amint láthatja, a reakció meglehetősen egyszerű (idézzük fel a 19. század végi terrorhullámot, amelyet „bombázók” vetettek fel, akik elsajátították az alkalmazott kémia egyszerű tudományát), és az „egyszerű kémiai folyamatok” közé tartozik (A. Stetbacher). Szinte bármilyen mennyiségű nitroglicerin előállítható a legegyszerűbb körülmények között (a fekete por készítése nem sokkal egyszerűbb).
A reagensek fogyasztása a következő: 150 ml nitroglicerin előállításához a következőket kell bevennie: 116 ml glicerin; 1126 ml tömény kénsav;
649 ml salétromsav (legalább 62% -os koncentráció).
Dinamit a háborúban
A dinamitot először az 1870–1871 közötti francia-porosz háborúban használták fel: a porosz sapperek dinamittal robbantották fel a francia erődítményeket. De a dinamit biztonsága viszonylagosnak bizonyult. A katonaság azonnal megtudta, hogy amikor golyóval lövik, nem robban fel rosszabbul, mint elődje, és az égés bizonyos esetekben robbanássá válik.
De a kísértés erőteljes lőszerek beszerzésére ellenállhatatlan volt. Meglehetősen veszélyes és összetett kísérletek során sikerült kideríteni, hogy a dinamit nem fog felrobbanni, ha a terhelések nem azonnal, hanem fokozatosan nőnek, a lövedék gyorsulását biztonságos határokon belül tartva.
A probléma megoldását technikai szinten a sűrített levegő használatával látták. 1886 júniusában Edmund Ludwig G. Zelinsky hadnagy, az Egyesült Államok hadseregének 5. tüzérezrede tesztelte és finomította az eredeti amerikai mérnöki tervezést. Egy 380 mm kaliberű és 15 m hosszú pneumatikus ágyú 140 atm -re sűrített levegő segítségével 3,35 m hosszú lövedékeket dobhat 227 kg dinamitból 1,8 m 1800 mA lövedékhosszon 51 kg dinamit és mind az 5 ezer m
A hajtóerőt két palack sűrített levegő szolgáltatta, a felsőt pedig rugalmas tömlővel kötötték össze a szerszámmal. A második henger tartalék volt a felső táplálásához, és a benne lévő nyomást a földbe temetett gőzszivattyú segítségével tartották fenn. A dinamittal töltött lövedék dart alakú volt - tüzérségi nyíl -, és 50 kilós robbanófejjel rendelkezett.
Cambridge hercege elrendelte a hadseregnek, hogy teszteljen egy ilyen rendszert Milford Havenben, de a fegyver majdnem minden lőszerét elhasználta, mielőtt végül eltalálta a célpontot, amely azonban nagyon hatékonyan megsemmisült. Az amerikai admirálisok örültek az új ágyúnak: 1888 -ban pénzt bocsátottak ki 250 db dinamitágyú készítésére a part menti tüzérséghez.
1885 -ben Zelinsky megalapította a Pneumatikus Pisztoly Társaságot, hogy a hadseregben és a haditengerészetben dinamithéjjal ellátott pneumatikus fegyvereket vezessenek be. Kísérletei alapján a légfegyverekről ígéretes új fegyverként beszéltek. Az amerikai haditengerészet 1888-ban még a 944 tonnás Vesuvius dinamit cirkálót is megépítette, három ilyen 381 mm-es fegyverrel felfegyverkezve.
A "Vezúv" "dinamit" cirkáló diagramja
[központ]
És így néztek ki a helyhez kötött fegyverei[/center]
De furcsa dolog: néhány év után a lelkesedés csalódást adott. "A spanyol-amerikai háború idején-mondták erről az amerikai tüzérek-ezek a fegyverek soha nem a megfelelő helyre csapódtak." És bár nem annyira a fegyverekről volt szó, mint a tüzérek pontos lövési képességéről és a fegyverek merev rögzítéséről, ez a rendszer nem kapott további fejlesztést.
1885 -ben Hollandia telepítette Zelinsky légágyúját a 4. tengeralattjárójára. A dolog azonban nem jutott gyakorlati próbáihoz, tk. a hajó az indulás során súlyos balesetet szenvedett.
1897-ben Hollandia új Zelinsky ágyúval felfegyverezte 8. számú tengeralattjáróját. A fegyverzet egy 18 hüvelykes (457 mm) íj torpedócsőből, három fehérfejű torpedóból, valamint Zelinsky hátsó légfegyverből állt a dinamithüvelyekhez (7 kör 222 font. 100,7 kg). Azonban a túl rövid cső miatt, amelyet a csónak mérete korlátozott, ennek a fegyvernek rövid volt a lőtávolsága. Gyakorlati lövöldözés után a feltaláló 1899 -ben szétszerelte.
A jövőben sem Hollandia, sem más tervezők nem szereltek be fegyvereket (készülékeket) dobóaknák és dinamithéjak kilövésére tengeralattjáróikra. Tehát Zelinsky fegyverei észrevétlenül, de gyorsan elhagyták a színpadot [12].
A nitroglicerin testvére
Kémiai szempontból a glicerin a háromértékű alkoholok osztályának legegyszerűbb képviselője. Van kétatomos analógja - etilénglikol. Csoda -e, hogy miután megismerkedtek a nitroglicerinnel, a vegyészek az etilénglikolra irányították figyelmüket, remélve, hogy kényelmesebb lesz használni.
De itt is a robbanóanyagok ördöge mutatta szeszélyes jellemét. A dinitroetilénglikol (ez a robbanóanyag soha nem kapta meg a saját nevét) jellemzői nem sokban különböztek a nitroglicerintől:
1. Érzékenység: detonáció, ha 2 kg -os terhelés 20 cm magasról esik; súrlódásra, tűzre érzékeny.
2. Robbanásveszélyes átalakulás energiája - 6900 J / kg.
3. A detonáció sebessége: 7200 m / s.
4. Brizancia: 16,8 mm.
5. Nagy robbanékonyság: 620-650 köbméter. cm.
Ezt először Henry szerezte meg 1870 -ben. Ezt etilénglikol óvatos nitrálásával nyerik, a nitroglicerin előállításához hasonló eljárással (nitráló keverék: H2SO4 - 50%, HNO3 - 50%; arány 1: 5 etilén-glikol).
A nitrálási folyamat alacsonyabb hőmérsékleten is elvégezhető, ami magasabb hozamra való hajlamot jelent [7, 8].
Annak ellenére, hogy általában a DNEG érzékenysége valamivel alacsonyabbnak bizonyult, mint az NGé, használata nem ígért jelentős előnyöket. Ha ehhez hozzáadjuk az NG -nél nagyobb volatilitást és a nyersanyagok alacsonyabb rendelkezésre állását, akkor világossá válik, hogy ez az út sem vezetett sehova.
Azonban ő sem bizonyult teljesen haszontalannak. Eleinte a dinamit adalékanyagaként használták, a második világháború alatt a glicerin hiánya miatt füstmentes porokban a nitroglicerin helyettesítőjeként használták. Az ilyen porok eltarthatósága rövid volt a DNEG illékonysága miatt, de háborús körülmények között ez nem sokat számított: senki sem fog sokáig tárolni.
Christian Schönbein kötény
Nem tudni, mennyi időt töltött volna a hadsereg a nitroglicerin megnyugtatásának módszereivel, ha a 19. század végére nem érkezik meg az újabb nitroészter előállítására szolgáló ipari technológia. Röviden, megjelenésének története a következő [16].
1832 -ben Henri Braconneau francia vegyész felfedezte, hogy amikor a keményítőt és a faszálakat salétromsavval kezelik, instabil, gyúlékony és robbanásveszélyes anyag keletkezik, amelyet xiloidinnek nevezett. Igaz, az ügy a felfedezésről szóló üzenetre korlátozódott. Hat évvel később, 1838-ban, egy másik francia vegyész, Théophile-Jules Pelouse hasonló módon dolgozta fel a papírt és a kartonpapírt, és állított elő hasonló anyagot, amelyet nitramidinnek nevezett el. Ki gondolta volna akkor, de a nitramidin technikai célú felhasználásának lehetetlensége éppen az alacsony stabilitása volt.
1845 -ben Christian Friedrich Schönbein svájci vegyész (aki addigra az ózon felfedezéséről vált híressé) laboratóriumában kísérleteket végzett. Felesége szigorúan megtiltotta neki, hogy lombikjait a konyhába hozza, ezért sietett a kísérlet befejezésével a távollétében - és valami maró keveréket öntött az asztalra. Annak érdekében, hogy elkerülje a botrányt, ő a svájci pontosság legjobb hagyományai szerint letörölte a kötényével, mivel nem volt túl sok keverék. Majd a svájci takarékosság hagyományai szerint is lemosta a kötényt vízzel, és a tűzhely fölé akasztotta száradni. Hogy meddig vagy rövid ideig lógott ott, a történelem hallgat, de hogy a kötény megszáradása után hirtelen eltűnt, az bizonyos. Sőt, nem csendben, angolul tűnt el, hanem hangosan, mondhatni elbűvölőnek is: egy villanás és egy robbanás hangos tapsolása mellett. De Schönbein figyelmét ez keltette fel: a robbanás a legkisebb füst nélkül történt!
És bár Schönbein nem először fedezte fel a nitrocellulózt, ő volt a sorsa, hogy következtetést vonjon le a felfedezés fontosságáról. Ekkor a tüzérségben fekete port használtak, a korom, amelytől a fegyverek szennyeztek, hogy a lövések közötti időközönként meg kell tisztítani őket, és az első lövések után olyan füstfüggöny keletkezett, hogy szinte vakon kellett harcolniuk. Mondanom sem kell, hogy a fekete füstök tökéletesen jelzik az elemek helyét. Az egyetlen dolog, ami felderítette az életet, az a felismerés, hogy az ellenség ugyanabban a helyzetben van. Ezért a katonaság lelkesen reagált a robbanóanyagra, amely sokkal kevesebb füstöt ad, és emellett erősebb is, mint a fekete por.
A fekete por hiányosságaitól mentes nitrocellulóz lehetővé tette a füstmentes por előállításának megteremtését. És az akkori hagyományok szerint úgy döntöttek, hogy hajtóanyagként és robbanóanyagként egyaránt használják. 1885 -ben, számos kísérleti munka után, Paul Viel francia mérnök több kilogramm piroxilin pelyhes port kapott és tesztelt, amelyet "B" puskapornak hívtak - az első füstmentes port. A tesztek bebizonyították az új hajtóanyag előnyeit.
Nem volt könnyű azonban nagy mennyiségű nitrocellulóz előállítását katonai célokra létrehozni. A nitrocellulóz túl türelmetlen volt ahhoz, hogy várjon a csatákra, és a gyárak általában irigylésre méltó rendszerességgel repültek a levegőbe, mintha a nitroglicerin termelésével versenyeznének. A piroxilin ipari előállítására szolgáló technológia fejlesztésének olyan akadályokat kellett leküzdenie, mint más robbanóanyagnak. Egész negyedszázadba telt, amíg különböző országokból származó kutatók számos munkáját elvégezték, amíg ez az eredeti szálas robbanóanyag felhasználásra alkalmassá nem vált, és amíg számos olyan eszközt és módszert nem találtak, amelyek valahogy garantálták a termék tartós tárolása során fellépő robbanást. A "bármilyen módon" kifejezés nem irodalmi eszköz, hanem annak a nehézségnek a tükröződése, amellyel a vegyészek és technológusok szembesültek a stabilitási kritériumok meghatározásakor. Nem volt határozott ítélet a stabilitási kritériumok meghatározásának módszereiről, és ennek a robbanóanyagnak a felhasználási körének további bővítésével az állandó robbanások egyre több titokzatos vonást fedtek fel ennek a sajátos komplex éternek a viselkedésében. Csak 1891 -ben sikerült James Dewar és Frederick Abel számára biztonságos technológiát találni.
A piroxilin előállításához nagyszámú segédeszközre és hosszú technológiai folyamatra van szükség, amelyben minden műveletet egyformán óvatosan és alaposan kell végrehajtani.
A piroxilin előállításának kezdeti terméke a cellulóz, amelynek legjobb képviselője a pamut. A természetes tiszta cellulóz glükózmaradványokból álló polimer, amely a keményítő közeli rokona: (C6H10O5) n. Ezenkívül a papírgyárakból származó hulladék kiváló alapanyagokat szolgáltathat.
A szálas nitrálást ipari méretekben sajátították el még a 19. század 60 -as éveiben, és kerámia edényekben végezték, további centrifugákban történő centrifugálással. A század végére azonban ezt a primitív módszert kiszorította az amerikai technológia, bár az első világháború alatt újraélesztették alacsony költsége és egyszerűsége (pontosabban a primitivizmus) miatt.
A finomított gyapotot nitrátorba töltik, nitráló keveréket (HNO3 - 24%, H2SO4 - 69%, víz - 7%) adnak hozzá 15 kg rostra 900 kg keverékre számítva, ami 25 kg piroxilin hozamot eredményez.
A nitrátorokat elemekhez kötik, négy reaktorból és egy centrifugából. A nitrátorokat az extrakciós idővel megegyező időintervallummal (kb. 40 perc) töltik fel, ami biztosítja a folyamat folyamatosságát.
A piroxilin a különböző mértékű cellulóz -nitrációjú termékek keveréke. A piroxilin, amelyet kénsav helyett foszforsavval állítanak elő, rendkívül stabil, de ez a technológia nem gyökerezett meg magasabb költségei és alacsonyabb termelékenysége miatt.
A préselt piroxilin öngyulladó tulajdonsággal rendelkezik, és meg kell nedvesíteni. A piroxilin mosásához és stabilizálásához használt víz nem tartalmazhat lúgos szereket, mivel a lúgos pusztulás termékei öngyulladás katalizátorok. A kívánt nedvességtartalomig történő végső szárítás abszolút alkohollal történő öblítéssel érhető el.
De a nedvesített nitrocellulóz szintén nem mentes a bajtól: hajlamos a penészgombát okozó mikroorganizmusok szennyezésére. Védje a felület gyantázásával. A késztermék a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
1. A piroxilin érzékenysége nagymértékben függ a páratartalomtól. Száraz (3-5% nedvesség) könnyen meggyullad nyílt lángtól vagy forró fém érintésétől, fúrás, súrlódás. Felrobban, ha 2 kg -os terhelés esik le 10 cm magasságból, amikor a páratartalom emelkedik, az érzékenység csökken, 50% -os víznél pedig a detonációs képesség megszűnik.
2. Robbanásveszélyes átalakulás energiája - 4200 MJ / kg.
3. A detonáció sebessége: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Nagy robbanékonyság: 240 köbméter. cm.
Pedig a hiányosságok ellenére a kémiailag stabilabb piroxilin jobban illett a hadsereghez, mint a nitroglicerin és a dinamit, érzékenysége a nedvességtartalmának megváltoztatásával állítható. Ezért a préselt piroxilin széles körben elterjedt a bányák és kagylók robbanófejek felszerelésére, de idővel ez a páratlan termék utat engedett az aromás szénhidrogének nitrált származékainak. A nitrocellulóz hajtóanyagként maradt robbanóanyag, de robbantószerként örökre visszavonult a múltba [9].
Illékony kocsonya és nitroglicerin lőpor
„A fekete por … képviseli a további fejlődés minden lehetőségét - az égés során előforduló láthatatlan jelenségek tudományos tanulmányozása révén. A füstmentes lőpor új kapcsolat az országok hatalma és tudományos fejlődése között. Ezért, lévén az orosz tudomány egyik harcosa, csökkenő erőmben és éveimben nem merem elemezni a füstmentes puskapor feladatait …"
Az olvasó, aki egy kicsit is ismeri a kémia történetét, valószínűleg már sejtette, kinek a szavai ezek - a ragyogó orosz vegyész, D. I. Mendelejev.
Mendelejev élete utolsó éveiben - 1890-1897 -ben - sok erőfeszítést és figyelmet szentelt a porrocheliy -nek, mint a kémiai ismeretek területének. De mint mindig, a fejlődés aktív szakaszát megelőzte a gondolkodás, a felhalmozás és a tudás rendszerezésének időszaka.
Az egész azzal kezdődött, hogy 1875 -ben a fáradhatatlan Alfred Nobel újabb felfedezést tett: a nitrocellulóz nitroglicerinben lévő műanyag és rugalmas szilárd oldata. Elég sikeresen ötvözte a szilárd formát, a nagy sűrűséget, a könnyű formázást, az koncentrált energiát és a magas légköri páratartalomra való érzéketlenséget. A zselé, amely teljesen széndioxiddá, nitrogénné és vízzé égett, 8% dinitrocellulózból és 92% nitroglicerinből állt.
A technikus Nobellel ellentétben D. I. Mendelejev tisztán tudományos megközelítésből indult ki. Kutatásai alapján egy teljesen határozott és kémiailag szigorúan megalapozott gondolatot fogalmazott meg: az égés során szükséges anyagnak súlyegységenként legfeljebb gáznemű termékeket kell kibocsátania. Kémiai szempontból ez azt jelenti, hogy elegendő oxigénnek kell lennie ebben a vegyületben ahhoz, hogy a szén teljesen gázhalmazállapotú oxiddá alakuljon, a hidrogén pedig vízzé, és az oxidáló képesség energiát biztosít az egész folyamathoz. Egy részletes számítás a következő összetételű képlethez vezetett: C30H38 (NO2) 12O25. Égéskor a következőket kell kapnia:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Egy ilyen összetételű anyag célzott szintézisreakciójának végrehajtása még most sem egyszerű feladat, ezért a gyakorlatban 7-10% nitrocellulóz és 90-93% nitroglicerin keverékét használták. A nitrogéntartalom százaléka körülbelül 13, 7%, ami kissé meghaladja ezt a számot a pirokollodia esetében (12, 4%). A művelet nem különösebben nehéz, nem igényel bonyolult berendezések használatát (folyékony fázisban történik), és normál körülmények között folytatódik.
1888-ban Nobel szabadalmat kapott nitroglicerinből és kolloxilinből (alacsony nitráttartalmú rost) készült lőporra, amelyet piroxilin füstmentes lőpornak neveztek el. Ez a kompozíció gyakorlatilag változatlan eddig különböző technikai nevek alatt, amelyek közül a leghíresebbek a kordit és a ballisztit. A fő különbség a nitroglicerin és a piroxilin arányában van (korditban magasabb) [13].
Hogyan viszonyulnak egymáshoz ezek a robbanóanyagok? Nézzük a táblázatot:
Asztal 1.
BB …… Érzékenység…. Energia… Sebesség …… Brisance… Nagy robbanékonyság
……… (kg / cm / robbanások% -a)…. Robbanás…
GN ……….2 / 4/100 ………… 5300 ……..6500 ………. 15–18 ………. 360–400
DNEG …… 2/10/100 ………..6900 ……… 7200 ……….16, 8 …………… 620–650
NK ……… 2/25/10 ………… 4200 ……… 6300 ………. 18 ……………. 240
Az összes robbanóanyag tulajdonságai meglehetősen hasonlóak, de a fizikai tulajdonságok különbsége különböző felhasználási területeket szabott meg.
Amint azt már láttuk, sem a nitroglicerin, sem a piroxilin nem tetszett a katonaságnak jellemükkel. Számomra úgy tűnik, hogy ezen anyagok alacsony stabilitásának oka a felszínen rejlik. Mindkét vegyület (vagy háromszámláló és dinitroetilénglikol) az éterosztály képviselői. És az észtercsoport semmiképpen sem tartozik a vegyszerekkel szembeni ellenállás vezetői közé. Inkább megtalálható a kívülállók között. A nitrocsoport, amely nitrogént tartalmaz meglehetősen furcsa, +5 oxidációs állapotban, szintén nem a stabilitás modellje. Ennek az erős oxidálószernek az olyan jó redukálószerrel, mint az alkoholok hidroxilcsoportjával való szimbiózisa elkerülhetetlenül számos negatív következményhez vezet, amelyek közül a legkellemetlenebb az alkalmazás szeszélyessége.
Miért töltöttek a vegyészek és a katonaság annyi időt kísérletezéssel? Mint látszik, sokan nyertek. A katonaság - a nyersanyagok nagy ereje és rendelkezésre állása, ami növelte a hadsereg harci hatékonyságát, és érzéketlenné tette a szállítást a háború idején. Technológusok - enyhe szintézis körülmények (nincs szükség magas hőmérséklet és magas nyomás alkalmazására) és technológiai kényelem (a többlépcsős folyamatok ellenére minden reakció egy reakciótérfogatban megy végbe, és nincs szükség köztes termékek izolálására).
A termékek gyakorlati hozama is meglehetősen magas volt (2. táblázat), ami nem okozott sürgős igényt nagy mennyiségű olcsó salétromsav forrásainak keresésére (a kénsavval kapcsolatos kérdés sokkal korábban megoldódott).
2. táblázat.
BB …… A reagensek fogyasztása 1 kg -onként….. A szakaszok száma…. A kibocsátott termékek száma
……… salétromsav..kénsav
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16, 5 ………….16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
A helyzet drámaian megváltozott, amikor a robbanóanyagok ördögének új inkarnációi jelentek meg a színen: trinitrofenol és trinitrotoluol.
(Folytatjuk)
