Faktisk sidder djævelen i sprængstofferne, klar til ethvert sekund at begynde at ødelægge og bryde alt rundt. At holde denne helvedes skabning i skak og kun frigive den, når det er påkrævet, er det største problem, som kemikere og pyroteknikere skal løse, når de opretter og bruger sprængstoffer. I historien om oprettelse og udvikling af sprængstof (sprængstof), som i en dråbe vand, vises historien om fremkomsten, udviklingen og ødelæggelsen af stater og imperier.
Forberedelsen af oversigten over lektionerne bemærkede forfatteren gentagne gange, at de lande, hvis herskere var opmærksomme på udviklingen af videnskaber og frem for alt på matematikernes naturlige treenighed - fysik - kemi - nåede højder i deres udvikling. Et slående eksempel kan være den hurtige stigning på Tysklands verdensscene, der i et halvt århundrede tog et spring fra en forening af forskellige stater, hvoraf nogle selv på et detaljeret kort over Europa var vanskelige at se uden et "lille omfang", til et imperium, der skulle regnes med i halvandet århundrede. Uden at forringe fordelene ved den store Bismarck i denne proces, vil jeg citere hans sætning, som han sagde efter den sejrrige ende på den fransk-preussiske krig: "Denne krig blev vundet af en simpel tysklærer." Forfatteren vil gerne vie sin anmeldelse til det kemiske aspekt ved at øge hærens og statens kampkapacitet som altid uden overhovedet at påstå at være eksklusiv for hans mening.
Ved offentliggørelsen af artiklen undgår forfatteren, ligesom Jules Verne, bevidst at specificere specifikke teknologiske detaljer og fokuserer sin opmærksomhed på rent industrielle metoder til fremstilling af sprængstof. Dette skyldes ikke kun videnskabsmandens ganske forståelige ansvarsfølelse for resultaterne af hans værker (det være sig praktisk eller journalistisk), men også det faktum, at emnet for undersøgelsen er spørgsmålet”Hvorfor var alt sådan og ikke ellers?”Og ikke“Hvem var den første til at få det? substans”.
Derudover beder forfatteren læserne om tilgivelse for tvungen brug af kemiske udtryk - videnskabens egenskaber (som vist af hans egen pædagogiske erfaring, ikke den mest elskede af skolebørn). I erkendelse af, at det er umuligt at skrive om kemikalier uden at nævne kemiske termer, vil forfatteren forsøge at minimere særligt ordforråd.
Og det sidste. De af forfatteren angivne tal skal på ingen måde betragtes som den ultimative sandhed. Dataene om sprængstofs egenskaber i forskellige kilder er forskellige og til tider ganske stærkt. Dette er forståeligt: Ammunitionens egenskaber afhænger meget betydeligt af deres "omsættelige" type, tilstedeværelse / fravær af fremmede stoffer, introduktion af stabilisatorer, syntesemåder og mange andre faktorer. Metoderne til bestemmelse af sprængstofs egenskaber skelnes heller ikke ved ensartethed (selvom der vil være mere standardisering her), og de lider heller ikke af særlig reproducerbarhed.
BB klassificering
Afhængigt af typen af eksplosion og følsomhed over for ydre påvirkninger er alle sprængstoffer opdelt i tre hovedgrupper:
1. Initierer BB.
2. Sprængning af sprængstof.
3. Kaster sprængstof.
Starter BB. De er meget følsomme over for ydre påvirkninger. Resten af deres egenskaber er normalt lave. Men de har en værdifuld ejendom - deres eksplosion (detonation) har en detonationseffekt på sprængning og fremdrift af sprængstoffer, som normalt slet ikke er følsomme over for andre former for ydre påvirkninger eller har meget lav følsomhed. Derfor bruges initieringsstoffer kun til at ophidse eksplosionen af sprængning eller fremdrift af sprængstof. For at sikre sikkerheden ved brug af startende sprængstoffer er de pakket i beskyttelsesanordninger (kapsel, kapselhylster, detonatorhætte, elektrisk detonator, sikring). Typiske repræsentanter for igangsættelse af sprængstof: kviksølv fulminat, blyazid, tenres (TNPC).
Sprængning af sprængstof. Det er faktisk det, de siger og skriver om. De udstyrer skaller, miner, bomber, raketter, landminer; de sprænger broer, biler, forretningsmænd …
Sprængning af sprængstoffer er opdelt i tre grupper i henhold til deres eksplosive egenskaber:
- øget effekt (repræsentanter: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- normal effekt (repræsentanter: TNT, melinit, plast);
- reduceret effekt (repræsentanter: ammoniumnitrat og dets blandinger).
Sprængstoffer med øget effekt er noget mere følsomme over for ydre påvirkninger, og derfor bruges de oftere i en blanding med flegmatiserende midler (stoffer, der reducerer følsomheden af sprængstoffer) eller i en blanding med sprængstoffer med normal effekt for at øge sidstnævntes effekt. Nogle gange bruges højeffektive sprængstoffer som mellemliggende detonatorer.
Smider sprængstof. Disse er forskellige krudt - sort røget, røgfrit pyroxylin og nitroglycerin. De inkluderer også forskellige pyrotekniske blandinger til fyrværkeri, signal- og belysningsblus, belysning af skaller, miner og luftbomber.
Om sort pulver og sort Berthold
I flere århundreder var den eneste type sprængstof, der blev brugt af mennesker, sort pulver. Med dens hjælp blev kanonkugler kastet mod fjenden, og eksplosive skaller blev fyldt med den. Krudt blev brugt i underjordiske miner til at ødelægge fæstningsvægge til at knuse sten.
I Europa blev det kendt fra 1200 -tallet, og endnu tidligere i Kina, Indien og Byzantium. Den første registrerede beskrivelse af krudt til fyrværkeri blev beskrevet af den kinesiske videnskabsmand Sun-Simyao i 682. Maximilian the Greek (XIII-XIV århundreder) i afhandlingen "Book of Lights" beskrev en blanding baseret på kaliumnitrat, brugt i Byzantium som berømt "græsk ild" og består af 60% nitrat, 20% svovl og 20% kul.
Den europæiske historie med opdagelsen af krudt begynder med en englænder, franciskaner munk Roger Bacon, der i 1242 i sin bog "Liber de Nullitate Magiae" giver en opskrift på sort pulver til raketter og fyrværkeri (40% saltpeter, 30% kul og 30 % svovl) og den semi-mytiske munk Berthold Schwartz (1351). Det er dog muligt, at dette var én person: brugen af pseudonymer i middelalderen var ret almindelig, ligesom den efterfølgende forvirring med datering af kilder.
Sammensætningens enkelhed, tilgængeligheden af to af de tre komponenter (indfødt svovl er stadig ikke ualmindeligt i de sydlige regioner i Italien og Sicilien), let forberedelse - alt dette garanterede krudtet en triumfmarsch gennem Europas lande og Asien. Det eneste problem var at få store mængder kaliumnitrat, men denne opgave blev klaret med succes. Da den eneste kendte kaliumnitratindskud på det tidspunkt var i Indien (deraf dets andet navn - indisk), blev lokal produktion etableret i næsten alle lande. Det var umuligt at kalde ham behagelig, selv med en solid optimisme: råmaterialerne til ham var gylle, dyreindmad, urin og dyrehår. De mindst ubehagelige ingredienser i denne ildelugtende og stærkt snavsede blanding var kalk og kalium. Al denne rigdom i flere måneder dumpet i gruber, hvor den gærede under påvirkning af azotobakterier. Den frigivne ammoniak blev oxideret til nitrater, hvilket i sidste ende gav det eftertragtede nitrat, som blev isoleret og renset ved omkrystallisering - også en besættelse, vil jeg sige, ikke den mest behagelige. Som du kan se, er der ikke noget særligt kompliceret i processen, råvarerne er ganske overkommelige, og tilgængeligheden af krudt blev også hurtigt universel.
Sort (eller røgfyldt) krudt var på det tidspunkt et universelt sprængstof. Hverken vaklende eller rulle, i mange år blev det brugt både som et projektil og som fyld til de første bomber - prototyperne af moderne ammunition. Indtil slutningen af den første tredjedel af det 19. århundrede opfyldte krudtet fuldt ud behovet for fremskridt. Men videnskaben og industrien stod ikke stille, og snart ophørte den med at opfylde tidens krav på grund af sin lille kapacitet. Slutningen på krudtmonopolet kan tilskrives 70'erne i 1600 -tallet, da A. Lavoisier og C. Berthollet organiserede produktionen af bertholletsalt baseret på kaliumchlorat opdaget af Berthollet (bertholletsalt).
Historien om Berthollets salt kan spores tilbage til det øjeblik, hvor Claude Berthollet studerede klorets egenskaber, som Carl Scheele for nylig opdagede. Ved at føre chlor gennem en varm koncentreret opløsning af kaliumhydroxid opnåede Berthollet et nyt stof, senere kaldet af kemikere kaliumchlorat, og ikke af kemikere - Berthollet salt. Det skete i 1786. Og selvom djævelens salt aldrig blev et nyt sprængstof, opfyldte det sin rolle: for det første tjente det som et incitament til at søge nye erstatninger for den forfaldne "krigsgud", og for det andet blev det grundlæggeren af nye typer sprængstoffer - initiativtagere.
Eksplosiv olie
Og i 1846 foreslog kemikere to nye sprængstoffer - pyroxylin og nitroglycerin. I Torino opdagede den italienske kemiker Ascagno Sobrero, at det var nok at behandle glycerin med salpetersyre (nitrering) til at danne en olieagtig gennemsigtig væske - nitroglycerin. Den første trykte rapport om ham blev offentliggjort i tidsskriftet L'Institut (XV, 53) den 15. februar 1847, og den fortjener et citat. Den første del siger:
“Ascagno Sobrero, professor i teknisk kemi fra Torino, i et brev sendt af prof. Peluzom, rapporterer, at han længe har modtaget sprængstof ved salpetersyre på forskellige organiske stoffer, nemlig rørsukker, vinkning, dextrit, mælkesukker osv. Sobrero undersøgte også effekten af en blanding af salpetersyre og svovlsyre på glycerin, og erfaring viste ham, at der fås et stof, der ligner skramlende bomuld …"
Ydermere er der en beskrivelse af nitreringseksperimentet, der kun er interessant for organiske kemikere (og selv da kun fra et historisk synspunkt), men vi vil kun notere et træk: nitro-derivater af cellulose samt deres evne til at eksplodere, var allerede ganske velkendte dengang [11].
Nitroglycerin er et af de mest kraftfulde og følsomme sprængstofsprængstoffer og kræver særlig omhu og opmærksomhed ved håndtering.
1. Følsomhed: kan eksplodere ved at blive skudt af en kugle. Følsomhed over for stød med en 10 kg kettlebell faldet fra en højde på 25 cm - 100%. Forbrænding bliver til detonation.
2. Energi til eksplosiv transformation - 5300 J / kg.
3. Detonationshastighed: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Eksplosivitet: 360-400 kubikmeter. se [6].
Muligheden for at bruge nitroglycerin blev vist af den berømte russiske kemiker N. N. Zinin, der i Krim-krigen i 1853-1855 sammen med militæringeniøren V. F. Petrushevsky producerede en stor mængde nitroglycerin.
Professor ved Kazan University N. N. Zinin
Militæringeniør V. F. Petrushevsky
Men djævelen, der lever i nitroglycerin, viste sig at være ond og oprørsk. Det viste sig, at stoffets følsomhed over for ydre påvirkninger kun er lidt ringere end eksplosivt kviksølv. Det kan eksplodere allerede i nitreringsøjeblikket, det kan ikke rystes, opvarmes og afkøles eller udsættes for solen. Det kan eksplodere under opbevaring. Og hvis du sætter ild til det med en tændstik, kan det brænde ganske roligt …
Og alligevel var behovet for kraftige sprængstoffer i midten af 1800 -tallet allerede så stort, at på trods af mange ulykker begyndte nitroglycerin at blive udbredt i sprængningsoperationer.
Forsøg på at dæmme op for den onde djævel blev foretaget af mange, men tæmmerens herlighed gik til Alfred Nobel. Op- og nedture på denne vej samt skæbnen for indtægterne fra salget af dette stof er almindeligt kendt, og forfatteren anser det for unødvendigt at gå ind på deres detaljer.
At blive "klemt" ind i porerne i et inert fyldstof (og flere dusin stoffer blev forsøgt som sådanne, hvoraf det bedste var infusorisk jord - porøst silikat, 90% af volumenet falder på porerne, der grådigt kan absorbere nitroglycerin), nitroglycerin blev meget mere "imødekommende" og holdt næsten al sin ødelæggende kraft hos ham. Som du ved, gav Nobel denne blanding, der ligner tørv, navnet "dynamit" (fra det græske ord "dinos" - styrke). Skæbnens ironi: et år efter at Nobel modtog patent på produktion af dynamit, blander Petrushevsky helt uafhængigt nitroglycerin med magnesia og modtager sprængstof, senere kaldet "russisk dynamit".
Nitroglycerin (nærmere bestemt glycerintrinitrat) er en komplet ester af glycerin og salpetersyre. Det opnås normalt ved behandling af glycerin med en svovl -salpetersyreblanding (på kemisk sprog - forestringsreaktionen):
Eksplosionen af nitroglycerin ledsages af frigivelse af en stor mængde gasformige produkter:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Esterificering foregår sekventielt i tre faser: i det første opnås glycerolmononitrat, i det andet - glyceroldinitrat og i det tredje - glyceroldrinitrat. For et mere fuldstændigt udbytte af nitroglycerin tages et 20% overskud af salpetersyre over den teoretisk nødvendige mængde.
Nitreringen blev udført i porcelænsgryder eller loddede blybeholdere i et bad med isvand. Omkring 700 g nitroglycerin blev opnået i et løb, og i løbet af en time blev sådanne operationer udført i 3-4.
Men de voksende behov har foretaget deres egne justeringer af teknologien til fremstilling af nitroglycerin. Over tid (i 1882) blev der udviklet en teknologi til fremstilling af sprængstof i nitratorer. I dette tilfælde blev processen opdelt i to trin: på det første trin blev glycerin blandet med halvdelen af mængden af svovlsyre, og dermed blev det meste af den frigivne varme udnyttet, hvorefter en færdiglavet blanding af salpetersyre og svovlsyre blev indført i det samme fartøj. Således var det muligt at undgå hovedproblemet: overdreven overophedning af reaktionsblandingen. Omrøring udføres med trykluft ved et tryk på 4 atm. Produktiviteten af processen er 100 kg glycerin på 20 minutter ved 10 - 12 grader.
På grund af nitroglycerins (1, 6) og affaldssyres (1, 7) forskellige vægtfylde opsamles den ovenfra med en skarp grænseflade. Efter nitrering vaskes nitroglycerin med vand, vaskes derefter fra syrerester med sodavand og vaskes igen med vand. Blanding på alle stadier af processen udføres med trykluft. Tørring udføres ved filtrering gennem et lag af kalcineret bordsalt [9].
Som du kan se, er reaktionen ganske enkel (husk terrorbølgen i slutningen af 1800 -tallet, rejst af "bombefly", der mestrede den simple videnskab om anvendt kemi) og tilhører antallet af "simple kemiske processer" (A. Stetbacher). Næsten enhver mængde nitroglycerin kan fremstilles under de enkleste forhold (det er ikke meget lettere at lave sort pulver).
Forbruget af reagenser er som følger: For at opnå 150 ml nitroglycerin skal du tage: 116 ml glycerin; 1126 ml koncentreret svovlsyre;
649 ml salpetersyre (mindst 62% koncentration).
Dynamit i krig
Dynamit blev først brugt i den fransk-preussiske krig 1870-1871: Preussiske sappere sprængte franske befæstninger med dynamit. Men dynamitens sikkerhed viste sig at være relativ. Militæret fandt straks ud af, at når det blev skudt af en kugle, eksploderer det ikke værre end sin stamfader, og forbrænding i visse tilfælde bliver til en eksplosion.
Men fristelsen til at skaffe kraftig ammunition var uimodståelig. Gennem temmelig farlige og komplekse forsøg var det muligt at finde ud af, at dynamit ikke vil detonere, hvis belastningerne ikke øges øjeblikkeligt, men gradvist, og holder accelerationen af projektilet inden for sikre grænser.
Løsningen på problemet på det tekniske niveau blev set ved brug af trykluft. I juni 1886 testede og forfinede løjtnant Edmund Ludwig G. Zelinsky fra det 5. artilleriregiment i den amerikanske hær den originale amerikanske ingeniørdesign. En pneumatisk kanon med en kaliber på 380 mm og en længde på 15 m ved hjælp af luft komprimeret til 140 atm kunne kaste projektiler med en længde på 3,35 m fra 227 kg dynamit ved 1800 mA projektillængde på 1,83 m med 51 kg dynamit og alle 5 tusinde m
Drivkraften blev leveret af to cylindre med trykluft, og den øverste blev forbundet til værktøjet med en fleksibel slange. Den anden cylinder var en reserve til fodring af den øverste, og trykket i den selv blev opretholdt ved hjælp af en damppumpe begravet i jorden. Det dynamitbelastede projektil var formet som en pil - en artilleripil - og havde et 50 pund sprænghoved.
Hertugen af Cambridge beordrede hæren til at teste et sådant system i Milford Haven, men pistolen brugte næsten al sin ammunition op, før den endelig ramte målet, som dog blev ødelagt meget effektivt. Amerikanske admiraler var henrykte over den nye kanon: i 1888 blev der frigivet penge til at lave 250 dynamitkanoner til kystartilleri.
I 1885 grundlagde Zelinsky Pneumatic Gun Company for at introducere pneumatiske kanoner med dynamitskaller i hæren og flåden. Hans eksperimenter førte til at tale om luftkanoner som et lovende nyt våben. Den amerikanske flåde byggede endda den 944 tons tunge Vesuvius dynamitcruiser i 1888, bevæbnet med tre af disse 381 mm kanoner.
Diagram over "dynamit" krydstogteren "Vesuvius"
[centrum]
Og sådan så hans stationære våben ud[/center]
Men en mærkelig ting: efter et par år gav begejstring plads til skuffelse. "Under den spansk-amerikanske krig," sagde de amerikanske artillerister om dette, "disse kanoner ramte aldrig det rigtige sted." Og selvom det ikke handlede så meget om kanonerne som om artillerimændenes evne til at skyde præcist og kanonernes stive fastgørelse, fik dette system ikke videreudvikling.
I 1885 installerede Holland Zelinskys luftkanon på hans ubåd nr. 4. Imidlertid kom sagen ikke til dets praktiske test, tk. båden fik en alvorlig ulykke under udsendelsen.
I 1897 bevæbnede Holland sin ubåd nr. 8 med en ny Zelinsky-kanon. Bevæbningen bestod af et 18 tommer (457 mm) sløjfe-torpedorør med tre Whitehead-torpedoer samt en Zelinsky-luftpistol til dynamitskaller (7 runder på 227 lbs. 100,7 kg) hver). På grund af den for korte tønde, begrænset af bådens størrelse, havde denne pistol imidlertid en kort skydebane. Efter praktisk skydning afmonterede opfinderen den i 1899.
I fremtiden installerede hverken Holland eller andre designere kanoner (apparater) til affyring af kastminer og dynamitskaller på deres ubåde. Så Zelinskys kanoner umærkeligt, men hurtigt forlod scenen [12].
Søskende af nitroglycerin
Fra et kemisk synspunkt er glycerin den enkleste repræsentant for klassen af treværdige alkoholer. Der er dens diatomiske analog - ethylenglycol. Er det underligt, at kemikere efter at have stiftet bekendtskab med nitroglycerin vendte deres opmærksomhed mod ethylenglycol i håb om, at det ville være mere bekvemt at bruge.
Men også her viste djævelen af sprængstoffer hans lunefulde karakter. Egenskaberne ved dinitroethylenglycol (dette sprængstof fik aldrig sit eget navn) viste sig ikke at være meget forskellige fra nitroglycerin:
1. Følsomhed: detonation, når en last på 2 kg falder fra en højde på 20 cm; følsom over for friktion, brand.
2. Energi til eksplosiv transformation - 6900 J / kg.
3. Detonationshastighed: 7200 m / s.
4. Brisance: 16,8 mm.
5. Høj eksplosivitet: 620-650 kubikmeter. cm.
Den blev først opnået af Henry i 1870. Den opnås ved omhyggelig nitrering af ethylenglycol ifølge en procedure, der ligner fremstilling af nitroglycerin (nitreringsblanding: H2SO4 - 50%, HNO3 - 50%; forhold - 1 til 5 mht. ethylenglycol).
Nitreringsprocessen kan udføres ved en lavere temperatur, hvilket er en disposition for et højere udbytte [7, 8].
På trods af at DNEGs følsomhed generelt viste sig at være noget lavere end NG, lovede brugen ikke væsentlige fordele. Hvis vi tilføjer hertil en højere volatilitet end NG's og en lavere tilgængelighed af råvarer, så bliver det klart, at denne vej heller ikke førte nogen steder.
Han viste sig dog heller ikke at være helt ubrugelig. Først blev det brugt som tilsætningsstof til dynamit, under Anden Verdenskrig, på grund af manglen på glycerin, blev det brugt som en erstatning for nitroglycerin i røgfrit pulver. Sådanne pulvere havde en kort holdbarhed på grund af DNEGs flygtighed, men under krigstid betød dette ikke meget: ingen skulle gemme dem i lang tid.
Christian Schönbein Forklæde
Det vides ikke, hvor meget tid militæret ville have brugt på at lede efter måder at berolige nitroglycerin på, hvis industriel teknologi til slutproduktion af en anden nitroester ved udgangen af 1800 -tallet ikke var ankommet. Kort fortalt er historien om dens udseende som følger [16].
I 1832 opdagede den franske kemiker Henri Braconneau, at når stivelse og træfibre blev behandlet med salpetersyre, dannedes et ustabilt, brandfarligt og eksplosivt materiale, som han kaldte xyloidin. Sandt nok var sagen begrænset til budskabet om denne opdagelse. Seks år senere, i 1838, bearbejdede en anden fransk kemiker, Théophile-Jules Pelouse papir og pap på en lignende måde og fremstillede et lignende materiale, som han kaldte nitramidin. Hvem ville have troet dengang, men årsagen til umuligheden af at bruge nitramidin til tekniske formål var netop dens lave stabilitet.
I 1845 foretog den schweiziske kemiker Christian Friedrich Schönbein (som på det tidspunkt var blevet berømt for opdagelsen af ozon) eksperimenter i sit laboratorium. Hans kone forbød ham strengt at bringe sine kolber til køkkenet, så han havde travlt med at afslutte forsøget i hendes fravær - og spildte noget ætsende blanding på bordet. I et forsøg på at undgå en skandale tørrede han i de bedste traditioner for schweizisk nøjagtighed det af med sit arbejdsforklæde, da der ikke var for meget blanding. Så, også i traditionen med schweizisk nøjsomhed, vaskede han forklædet med vand og hængte det over komfuret for at tørre. Hvor længe eller kort det hang der, historien er tavs, men at efter tørring af forklædet pludselig forsvandt, er det kendt med sikkerhed. Desuden forsvandt han ikke stille, på engelsk, men højlydt kan man endda sige fortryllende: lynhurtigt og et kraftigt klap af en eksplosion. Men her er, hvad der fangede Schönbeins opmærksomhed: eksplosionen skete uden den mindste røgflugt!
Og selvom Schönbein ikke var den første til at opdage nitrocellulose, var det ham, der var bestemt til at drage en konklusion om opdagelsens betydning. På det tidspunkt blev der brugt sort pulver i artilleri, soden fra hvilken snavsede kanonerne, at de i mellemrummene mellem skud skulle rengøres, og efter de første vollejer opstod et sådant røgforhæng, at de måtte kæmpe næsten blindt. Det er overflødigt at sige, at røgpustene perfekt indikerede batteriernes placering. Det eneste, der lysede op i livet, var erkendelsen af, at fjenden var i samme position. Derfor reagerede militæret med entusiasme på sprængstoffet, som giver meget mindre røg, og desuden er det også kraftigere end sort pulver.
Nitrocellulose, blottet for manglerne ved sort pulver, gjorde det muligt at etablere produktionen af røgfrit pulver. Og i datidens traditioner besluttede de at bruge det både som drivmiddel og som sprængstof. I 1885, efter adskillige forsøg, modtog og testede den franske ingeniør Paul Viel flere kilo pyroxylin skællende pulver, kaldet krudt "B" - det første røgfrie pulver. Test har vist fordelene ved det nye drivmiddel.
Det var imidlertid ikke let at etablere produktionen af store mængder nitrocellulose til militære behov. Nitrocellulose var for utålmodig til at vente på kampe og fabrikker fløj som regel i luften med misundelsesværdig regelmæssighed, som om de konkurrerede med nitroglycerinproduktion. Udviklingen af teknologien til industriel produktion af pyroxylin måtte overvinde forhindringer som intet andet sprængstof. Det tog et helt kvart århundrede at udføre en række værker af forskere fra forskellige lande, indtil dette originale fibrøse sprængstof blev egnet til brug, og indtil der blev fundet adskillige midler og metoder, der på en eller anden måde garanterede mod en eksplosion under langvarig opbevaring af produktet. Udtrykket "på nogen måde" er ikke et litterært apparat, men en afspejling af den vanskelighed, kemikere og teknologer er stødt på med at definere stabilitetskriterier. Der var ingen fast dom over tilgange til fastlæggelse af stabilitetskriterierne, og med den yderligere udvidelse af anvendelsesområdet for dette eksplosiv afslørede konstante eksplosioner flere og mere mystiske træk ved opførelsen af denne ejendommelige komplekse æter. Det var først i 1891, at James Dewar og Frederick Abel formåede at finde en sikker teknologi.
Produktionen af pyroxylin kræver et stort antal hjælpeanordninger og en langvarig teknologisk proces, hvor alle operationer skal udføres lige omhyggeligt og grundigt.
Det oprindelige produkt til produktion af pyroxylin er cellulose, hvis bedste repræsentant er bomuld. Naturlig ren cellulose er en polymer bestående af glukoserester, som er en nær slægtning til stivelse: (C6H10O5) n. Desuden kan affald fra papirfabrikker levere fremragende råvarer.
Fibernitrering blev mestret i industriel skala tilbage i 60'erne af 1800 -tallet og blev udført i keramiske krukker med yderligere centrifugering. I slutningen af århundredet blev denne primitive metode imidlertid fortrængt af amerikansk teknologi, selvom den under WWI blev genoplivet på grund af dens lave omkostninger og enkelhed (mere præcist primitivisme).
Raffineret bomuld lægges i en nitrator, en nitreringsblanding (HNO3 - 24%, H2SO4 - 69%, vand - 7%) tilsættes baseret på 15 kg fiber 900 kg af blandingen, hvilket giver et udbytte på 25 kg pyroxylin.
Nitratorerne er forbundet i batterier, der består af fire reaktorer og en centrifuge. Nitratorerne fyldes med et tidsinterval (ca. 40 minutter) svarende til ekstraktionstiden, hvilket sikrer procesens kontinuitet.
Pyroxylin er en blanding af produkter med varierende grader af cellulosanitrering. Pyroxylin, opnået ved anvendelse af phosphorsyre i stedet for svovlsyre, er yderst stabil, men denne teknologi slog ikke rod på grund af dens højere omkostninger og lavere produktivitet.
Det pressede pyroxylin har egenskaben til selvantændelse og skal fugtes. Vandet, der bruges til vask og stabilisering af pyroxylin, må ikke indeholde alkaliske midler, da produkterne af alkalisk destruktion er autoignitionskatalysatorer. Endelig tørring til det nødvendige fugtindhold opnås ved skylning med absolut alkohol.
Men befugtet nitrocellulose er heller ikke fri for problemer: den er modtagelig for kontaminering af mikroorganismer, der forårsager skimmelsvamp. Beskyt den ved at vokse overfladen. Det færdige produkt havde følgende egenskaber:
1. Pyroxylins følsomhed er stærkt afhængig af fugtighed. Tørt (3 - 5% fugt) antændes let fra åben ild eller berøring af et varmt metal, boring, friktion. Det eksploderer, når en belastning på 2 kg falder fra en højde på 10 cm. Når luftfugtigheden stiger, falder følsomheden og ved 50% vand forsvinder detonationsevnen.
2. Energi til eksplosiv transformation - 4200 MJ / kg.
3. Hastighed for detonation: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Høj eksplosivitet: 240 kubikmeter. cm.
Og alligevel, på trods af manglerne, passede den kemisk mere stabile pyroxylin militæret mere end nitroglycerin og dynamit, dens følsomhed kunne justeres ved at ændre dens fugtindhold. Derfor begyndte presset pyroxylin at finde bred anvendelse til at udstyre sprænghoveder med miner og skaller, men med tiden gav dette produkt uden sidestykke sig plads til nitrerede derivater af aromatiske kulbrinter. Nitrocellulose forblev som et drivstofeksplosiv, men som et sprængstofeksplosiv har det for altid trukket sig tilbage i fortiden [9].
Flygtigt gelé og nitroglycerin krudt
“Sort pulver … repræsenterer alle muligheder for yderligere forbedring - gennem den videnskabelige undersøgelse af de usynlige fænomener, der opstår under forbrændingen. Røgfrit krudt er en ny forbindelse mellem landenes magt og deres videnskabelige udvikling. Af denne grund, da jeg var en af krigerne i russisk videnskab, i min faldende styrke og år, tør jeg ikke analysere opgaverne med røgfrit krudt …"
Læseren, selv lidt fortrolig med kemiens historie, har sandsynligvis allerede gættet, hvis ord det er - den strålende russiske kemiker D. I. Mendeleev.
Mendeleev brugte en stor indsats og opmærksomhed på porrocheliy som et område for kemisk viden i de sidste år af sit liv - i 1890-1897. Men som altid var den aktive udviklingsfase forud for en periode med refleksion, akkumulering og systematisering af viden.
Det hele begyndte med, at den utrættelige Alfred Nobel i 1875 gjorde en anden opdagelse: en plastisk og elastisk fast opløsning af nitrocellulose i nitroglycerin. Det kombinerede ganske vellykket fast form, høj densitet, let støbning, koncentreret energi og ufølsomhed over for høj luftfugtighed. Geléen, fuldstændig forbrændt i kuldioxid, nitrogen og vand, bestod af 8% dinitrocellulose og 92% nitroglycerin.
I modsætning til teknikeren Nobel har D. I. Mendelejev gik ud fra en rent videnskabelig tilgang. I grundlaget for sin forskning lagde han en helt bestemt og kemisk strengt funderet idé: det nødvendige stof under forbrænding bør maksimalt udsende gasformige produkter pr. Vægtenhed. Fra et kemisk synspunkt betyder det, at der skal være nok ilt i denne forbindelse til fuldstændigt at omdanne kulstof til gasformigt oxid, hydrogen til vand og oxidationsevnen til at levere energi til hele denne proces. En detaljeret beregning førte til formlen for følgende sammensætning: C30H38 (NO2) 12O25. Når du brænder, skal du få følgende:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Det er ikke en let opgave at udføre en målrettet syntesereaktion af et stof med en sådan sammensætning, selv i øjeblikket, derfor blev der i praksis brugt en blanding af 7-10% nitrocellulose og 90-93% nitroglycerin. Procentdelen af nitrogenindhold er ca. 13, 7%, hvilket lidt overstiger dette tal for pyrocollodia (12, 4%). Operationen er ikke særlig vanskelig, kræver ikke brug af komplekst udstyr (det udføres i væskefasen) og forløber under normale forhold.
I 1888 modtog Nobel patent på krudt fremstillet af nitroglycerin og colloxylin (lavt nitreret fiber), navngivet som pyroxylin røgfrit krudt. Denne sammensætning er praktisk talt uændret indtil nu under forskellige tekniske navne, hvoraf de mest berømte er kordit og ballistit. Den største forskel er i forholdet mellem nitroglycerin og pyroxylin (i cordit er det højere) [13].
Hvordan forholder disse sprængstoffer sig til hinanden? Lad os se på tabellen:
Tabel 1.
BB …… Følsomhed…. Energi… Hastighed …… Brisance… Højeksplosivitet
……… (kg / cm /% af eksplosioner)….eksplosion….detonation
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
Karakteristika for alle sprængstoffer er ret ens, men forskellen i fysiske egenskaber dikterede forskellige nicher for deres anvendelse.
Som vi allerede har set, var hverken nitroglycerin eller pyroxylin glad for militæret med deres karakter. Årsagen til den lave stabilitet af disse stoffer, synes jeg, ligger på overfladen. Begge forbindelser (eller tretælling og dinitroethylenglycol) er repræsentanter for etherklassen. Og estergruppen er på ingen måde en af lederne inden for kemisk resistens. Hun kan snarere findes blandt de udenforstående. Nitrogruppen, der indeholder nitrogen i en temmelig mærkelig oxidationstilstand på +5 for det, er heller ikke en stabilitetsmodel. Symbiosen af dette stærke oxidationsmiddel med et så godt reduktionsmiddel som hydroxylgruppen af alkoholer fører uundgåeligt til en række negative konsekvenser, hvis mest ubehagelige er lunefuldhed i anvendelsen.
Hvorfor brugte kemikere og militæret så meget tid på at eksperimentere med dem? Som det ser ud, har mange og mange vundet. Militæret - den høje magt og tilgængeligheden af råvarer, som øgede hærens kampeffektivitet og gjorde den ufølsom over for levering i krigstid. Teknologer - milde synteseforhold (ikke nødvendigt at bruge høje temperaturer og forhøjet tryk) og teknologisk bekvemmelighed (trods flertrinsprocesserne forløber alle reaktioner i et reaktionsvolumen og uden behov for at isolere mellemprodukter).
Det praktiske udbytte af produkter var også ret højt (tabel 2), hvilket ikke medførte et akut behov for at søge efter kilder til store mængder billig salpetersyre (problemet med svovlsyre blev løst meget tidligere).
Tabel 2.
BB …… Forbrug af reagenser pr. 1 kg….. Antal trin…. Antal udsendte produkter
……… Salpetersyre.. Svovlsyre
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16, 5 …………..16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
Situationen ændrede sig dramatisk, da nye inkarnationer af sprængstofens djævel dukkede op på scenen: trinitrophenol og trinitrotoluen.
(Fortsættes)
