در واقع ، شیطان در مواد منفجره می نشیند و در هر لحظه آماده است تا همه چیز را از بین ببرد و بشکند. کنترل این موجود جهنمی و رهاسازی آن تنها در مواقع ضروری مشکل اصلی است که شیمیدانان و متخصصان پیروتکنیک هنگام ایجاد و استفاده از مواد منفجره باید آن را حل کنند. در تاریخ ایجاد و توسعه مواد منفجره (مواد منفجره) ، مانند یک قطره آب ، تاریخ ظهور ، توسعه و نابودی دولتها و امپراتوریها به نمایش گذاشته می شود.
نویسنده با تهیه طرح کلی دروس ، بارها و بارها متوجه شد که کشورهایی که حاکمان آنها توجه زیادی به توسعه علوم داشتند ، و بیش از همه به تثلیث طبیعی ریاضی دانان - فیزیک - شیمی - در پیشرفت خود به اوج رسیده بودند. یک مثال برجسته می تواند صعود سریع به صحنه جهانی آلمان باشد ، که در نیم قرن جهشی از اتحادیه کشورهای مختلف ایجاد کرد ، که مشاهده برخی از آنها حتی در نقشه دقیق اروپا بدون "محدوده کوچک" دشوار بود. ، به امپراتوری که باید یک قرن و نیم با آن حساب می شد. بدون این که از شایستگی های بیسمارک بزرگ در این فرایند کاسته شود ، عبارت او را نقل می کنم که وی پس از پایان پیروزمندانه جنگ فرانسه و پروس گفت: "این جنگ توسط یک معلم ساده آلمانی برنده شد." نویسنده می خواهد بررسی خود را به جنبه شیمیایی افزایش توان رزمی ارتش و دولت اختصاص دهد ، مانند همیشه ، بدون اینکه ادعا کند که منحصر به نظر خود نیست.
هنگام انتشار مقاله ، نویسنده ، مانند ژول ورن ، عمداً از تعیین جزئیات تکنولوژیکی خاص اجتناب می کند و توجه خود را بر روی روشهای صرفاً صنعتی برای به دست آوردن مواد منفجره متمرکز می کند. این نه تنها به دلیل احساس مسئولیت کاملاً قابل درک دانشمند نسبت به نتایج کارهای خود (اعم از عملی یا روزنامه نگاری) است ، بلکه به این دلیل است که موضوع مطالعه این س “ال است "چرا همه چیز اینطور بود و نه غیر از این؟ "و نه" چه کسی اولین کسی بود که آن را دریافت کرد؟ ماده ".
علاوه بر این ، نویسنده از خوانندگان بخاطر استفاده اجباری از اصطلاحات شیمیایی - ویژگیهای علم ، بخشش می خواهد (همانطور که توسط تجربه آموزشی وی نشان داده شده است ، و مورد علاقه دانش آموزان نیست). نویسنده با درک اینکه نوشتن در مورد مواد شیمیایی بدون ذکر اصطلاحات شیمیایی غیرممکن است ، سعی می کند واژگان ویژه را به حداقل برساند.
و آخرین مورد. ارقام ارائه شده توسط نویسنده به هیچ وجه نباید حقیقت نهایی تلقی شود. داده های مربوط به ویژگی های مواد منفجره در منابع مختلف متفاوت و گاهی اوقات کاملاً قوی است. این قابل درک است: ویژگی های مهمات به میزان قابل توجهی به نوع "قابل فروش" آنها ، وجود / عدم وجود مواد خارجی ، معرفی تثبیت کننده ها ، حالتهای سنتز و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد. روشهای تعیین ویژگی های مواد منفجره نیز از نظر یکنواختی متمایز نیستند (اگرچه در اینجا استانداردسازی بیشتری وجود دارد) و همچنین از تکرارپذیری خاصی رنج نمی برند.
طبقه بندی BB
بسته به نوع انفجار و حساسیت به تأثیرات خارجی ، همه مواد منفجره به سه گروه اصلی تقسیم می شوند:
1. شروع BB.
2. انفجار مواد منفجره.
3. پرتاب مواد منفجره.
شروع BB. آنها به تأثیرات خارجی بسیار حساس هستند. بقیه خصوصیات آنها معمولاً کم است.اما آنها دارای یک ویژگی ارزشمند هستند - انفجار (انفجار) آنها تأثیر انفجاری بر روی انفجار و حرکت مواد منفجره دارد ، که معمولاً به دیگر انواع تأثیرات خارجی اصلاً حساس نیستند یا حساسیت بسیار پایینی دارند. بنابراین ، مواد شروع کننده فقط برای تحریک انفجار مواد منفجره یا پیشراننده مواد منفجره استفاده می شود. برای اطمینان از ایمنی استفاده از مواد منفجره شروع کننده ، آنها در دستگاه های محافظ (کپسول ، آستین کپسول ، درپوش چاشنی ، چاشنی برقی ، فیوز) بسته بندی می شوند. نمایندگان معمولی شروع کننده مواد منفجره: فولمینات جیوه ، آزید سرب ، تنرس (TNPC).
انفجار مواد منفجره. این در واقع همان چیزی است که آنها می گویند و می نویسند. آنها مجهز به پوسته ، مین ، بمب ، موشک ، مین زمینی هستند. آنها پل ها ، اتومبیل ها ، تجار را منفجر می کنند …
مواد منفجره بر اساس ویژگی های انفجاری به سه گروه تقسیم می شوند:
- افزایش قدرت (نمایندگان: RDX ، HMX ، PETN ، Tetril) ؛
- قدرت عادی (نمایندگان: TNT ، ملینیت ، پلاستیک) ؛
- کاهش قدرت (نمایندگان: نیترات آمونیوم و مخلوط های آن).
مواد منفجره با افزایش قدرت تا حدودی نسبت به تأثیرات خارجی حساس تر هستند و بنابراین بیشتر در مخلوط با بلغم کننده ها (موادی که حساسیت مواد منفجره را کاهش می دهند) یا در مخلوطی با مواد منفجره با قدرت معمولی برای افزایش قدرت دومی استفاده می شود. گاهی از مواد منفجره با قدرت بالا به عنوان چاشنی های میانی استفاده می شود.
پرتاب مواد منفجره. اینها باروت های مختلفی هستند - پیروکسیلین سیاه دودی ، بدون دود و نیتروگلیسیرین. آنها همچنین شامل مخلوط های مختلف آتش بازی برای آتش بازی ، سیگنال و شعله های روشنایی ، پوسته های روشنایی ، مین ها و بمب های هوایی هستند.
در مورد پودر سیاه و بلک برتولد
برای چندین قرن ، تنها نوع مواد منفجره مورد استفاده انسان پودر سیاه بود. با کمک آن ، گلوله های توپ به طرف دشمن پرتاب شد و گلوله های انفجاری با آن پر شد. باروت در معادن زیرزمینی برای تخریب دیوارهای قلعه ها ، برای خرد کردن سنگ ها استفاده می شد.
در اروپا ، از قرن سیزدهم و حتی زودتر در چین ، هند و بیزانس شناخته شد. اولین توصیف باروت برای آتش بازی توسط دانشمند چینی سان سیمیائو در سال 682 توصیف شد. ماکسیمیلیان یونانی (قرن XIII-XIV) در رساله "کتاب چراغها" مخلوطی بر اساس نیترات پتاسیم ، که در بیزانس به عنوان معروف "آتش یونانی" و شامل 60٪ نیترات ، 20٪ گوگرد و 20٪ زغال سنگ است.
تاریخ اروپایی کشف باروت با یک انگلیسی ، راهب فرانسیسکن راجر بیکن آغاز می شود ، که در سال 1242 در کتاب خود "Liber de Nullitate Magiae" دستور پودر سیاه راکت و آتش بازی (40 pet نمک ، 30 co زغال سنگ و 30) را ارائه می دهد. ٪ گوگرد) و راهب نیمه اسطوره ای برتولد شوارتز (1351). با این حال ، ممکن است این یک نفر باشد: استفاده از نام مستعار در قرون وسطی کاملاً متداول بود ، و همچنین اشتباه بعدی با تاریخ گذاری منابع.
سادگی ترکیب ، در دسترس بودن دو مورد از سه جزء (گوگرد بومی هنوز در مناطق جنوبی ایتالیا و سیسیل غیر معمول نیست) ، سهولت آماده سازی - همه اینها راهپیمایی پیروزمندانه باروت را در کشورهای اروپا تضمین می کند و آسیا. تنها مشکل به دست آوردن مقادیر زیادی نیترات پتاسیم بود ، اما این کار با موفقیت کنار آمد. از آنجا که تنها کانسار نیترات پتاس در آن زمان در هند بود (از این رو نام دوم آن - هندی) بود ، تولید محلی تقریباً در همه کشورها ایجاد شد. غیرممکن است که او را خوشایند بنامیم ، حتی با وجود مقدار زیادی از خوش بینی: مواد اولیه برای او کود ، نازل حیوانات ، ادرار و موی حیوانات بود. کمترین ترکیبات ناخوشایند در این مخلوط بدبو و بسیار آلوده ، آهک و پتاسیم بود. تمام این ثروت برای چندین ماه در چاله ها ریخته می شود ، جایی که تحت تأثیر آزوتوباکتری ها تخمیر می شود.آمونیاک آزاد شده به نیترات اکسید شد ، که در نهایت نیترات مطلوب را ایجاد کرد ، که با تبلور مجدد جدا شده و تصفیه شد - همچنین می گویم ، شغلی که خوشایندترین آن نبود. همانطور که می بینید ، هیچ چیز به خصوص پیچیده در این روند وجود ندارد ، مواد اولیه بسیار مقرون به صرفه هستند و در دسترس بودن باروت نیز به زودی جهانی شد.
باروت سیاه (یا دودی) در آن زمان یک ماده منفجره جهانی بود. نه لرزان و نه رول ، سالها از آن هم به عنوان پرتابه و هم به عنوان پر کننده اولین بمب ها استفاده می شد - نمونه های اولیه مهمات مدرن. تا پایان یک سوم اول قرن 19 ، باروت به طور کامل نیازهای پیشرفت را برآورده می کرد. اما علم و صنعت هنوز درجا ننشستند و به زودی به دلیل ظرفیت کم ، از برآورده ساختن الزامات آن زمان باز ماند. پایان انحصار باروت را می توان به دهه 70 قرن 17 نسبت داد ، زمانی که A. Lavoisier و C. Berthollet تولید نمک برتولت را بر اساس کلرات پتاسیم کشف شده توسط برتولت (نمک برتولت) سازماندهی کردند.
تاریخچه نمک برتولت را می توان در زمانی که کلود برتولت خواص کلر را که اخیراً توسط کارل شیل کشف شده بود ، مورد مطالعه قرار داد. برتولت با عبور کلر از محلول غلیظ هیدروکسید پتاسیم ، ماده جدیدی به دست آورد که بعداً توسط شیمی دانان به نام کلرات پتاسیم و نه توسط شیمی دانان - نمک برتولت نامیده شد. این در سال 1786 اتفاق افتاد. و اگرچه نمک شیطان هرگز به یک ماده منفجره جدید تبدیل نشد ، اما نقش خود را برآورده کرد: اولا ، به عنوان انگیزه ای برای جستجوی جایگزین های جدید برای "خدای جنگ" فرسوده عمل کرد ، و ثانیاً ، بنیانگذار انواع جدیدی از مواد منفجره شد - مبتکران
روغن منفجره
و در سال 1846 ، شیمی دانان دو ماده منفجره جدید - پیروکسیلین و نیتروگلیسیرین را پیشنهاد کردند. در تورین ، شیمی دان ایتالیایی Ascagno Sobrero کشف کرد که کافی است گلیسیرین را با اسید نیتریک (نیترات) درمان کنید تا مایع شفاف روغنی - نیتروگلیسیرین تشکیل شود. اولین گزارش چاپ شده در مورد وی در 15 فوریه 1847 در مجله L'Institut (XV ، 53) منتشر شد و شایسته نقل قول است. قسمت اول می گوید:
"آسکانیو سوبررو ، استاد شیمی فنی از تورین ، در نامه ای که توسط پروفسور منتقل شده است. Peluzom ، گزارش می دهد که مدتهاست با مواد شیمیایی نیتریک بر روی مواد آلی مختلف ، مانند قند نیشکر ، بکینگ ، دکستریت ، شکر شیر و غیره مواد منفجره دریافت می کند. سوبررو همچنین تأثیر مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک بر گلیسیرین را مطالعه کرد ، و تجربه به او نشان داد که ماده ای شبیه پنبه جغجغه به دست می آید …"
علاوه بر این ، توصیفی از آزمایش نیتروژن وجود دارد که فقط برای شیمی دانان آلی (و حتی پس از آن از نظر تاریخی) جالب است ، اما ما فقط به یک ویژگی اشاره می کنیم: نیترو مشتقات سلولز ، و همچنین توانایی آنها در انفجار ، در آن زمان کاملاً شناخته شده بودند [11].
نیتروگلیسیرین یکی از قوی ترین و حساس ترین مواد منفجره است و هنگام حمل و نقل نیاز به مراقبت و توجه ویژه دارد.
1. حساسیت: ممکن است در اثر شلیک گلوله منفجر شود. حساسیت به ضربه با کتری 10 کیلویی از ارتفاع 25 سانتی متر - 100 dropped کاهش یافته است. احتراق به انفجار تبدیل می شود.
2. انرژی تبدیل انفجاری - 5300 J / kg.
3. سرعت انفجار: 6500 متر بر ثانیه.
4. Brisance: 15-18 میلی متر.
5. انفجار: 360-400 متر مکعب. ببینید [6].
امکان استفاده از نیتروگلیسیرین توسط شیمی دان معروف روسی N. N. Zinin نشان داده شد ، که در 1853-1855 در طول جنگ کریمه ، به همراه مهندس نظامی V. F. Petrushevsky ، مقدار زیادی نیتروگلیسیرین تولید کردند.
استاد دانشگاه کازان N. N. زینین
مهندس نظامی V. F. پتروشفسکی
اما شیطانی که در نیتروگلیسیرین زندگی می کند ، شرور و سرکش بود. معلوم شد که حساسیت این ماده به تأثیرات خارجی فقط کمی از جیوه انفجاری پایین تر است. می تواند در لحظه نیترات منفجر شود ، نمی توان آن را تکان داد ، گرم کرد و سرد کرد ، یا در معرض آفتاب قرار گرفت. ممکن است در حین ذخیره سازی منفجر شود. و اگر آن را با کبریت به آتش بکشید ، می تواند کاملاً آرام بسوزد …
و با این وجود نیاز به مواد منفجره قوی تا اواسط قرن نوزدهم آنقدر زیاد بود که با وجود حوادث متعدد ، نیتروگلیسیرین به طور گسترده ای در عملیات انفجار استفاده شد.
تلاش ها برای مهار شیطان شرور توسط بسیاری انجام شد ، اما جلال اهلی به آلفرد نوبل رسید. فراز و نشیب های این مسیر و همچنین سرنوشت عواید حاصل از فروش این ماده به طور گسترده شناخته شده است و نویسنده ورود به جزئیات آنها را غیر ضروری می داند.
تحت فشار قرار گرفتن در منافذ یک پرکننده بی اثر (و دهها ماده به همین ترتیب مورد آزمایش قرار گرفتند ، بهترین آنها خاک تزریقی بود - سیلیکات متخلخل ، 90 درصد حجم آن بر روی منافذی قرار می گیرد که می توانند با حرص نیتروگلیسیرین را جذب کنند) ، نیتروگلیسیرین بسیار سازگارتر شد و تقریباً تمام قدرت مخرب خود را در اختیار داشت. همانطور که می دانید ، نوبل این مخلوط را که شبیه ذغال سنگ نارس است ، نام "دینامیت" (از کلمه یونانی "dinos" - قدرت) گذاشت. طنز سرنوشت: یک سال پس از دریافت اختراع برای تولید دینامیت توسط نوبل ، پتروشفسکی به طور مستقل نیتروگلیسیرین را با منیزیم مخلوط کرده و مواد منفجره دریافت می کند ، که بعداً "دینامیت روسی" نامیده شد.
نیتروگلیسیرین (به طور خاص ، گلیسیرین تری نیترات) یک استر کامل گلیسیرین و اسید نیتریک است. معمولاً با تصفیه گلیسیرین با مخلوط اسید سولفوریک - نیتریک (در زبان شیمیایی - واکنش استری شدن) به دست می آید:
انفجار نیتروگلیسیرین با انتشار مقدار زیادی از محصولات گازی همراه است:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
استری شدن به صورت متوالی در سه مرحله ادامه می یابد: در مرحله اول ، گلیسرول مونونیترات ، در مرحله دوم - گلیسرول دینیترات و در سوم - گلیسرول تری نیترات به دست می آید. برای عملکرد کاملتر نیتروگلیسیرین ، 20٪ مازاد اسید نیتریک بیش از مقدار مورد نیاز از لحاظ نظری مصرف می شود.
نیترات در گلدان های چینی یا ظروف سربی لحیم کاری شده در حمام آب یخ انجام شد. در یک نوبت حدود 700 گرم نیتروگلیسیرین به دست آمد و طی یک ساعت این عملیات در 3-4 انجام شد.
اما نیازهای رو به رشد ، فناوری خود را برای تولید نیتروگلیسیرین تنظیم کرده است. با گذشت زمان (در سال 1882) ، فناوری تولید مواد منفجره در نیتراتورها توسعه یافت. در این مورد ، این فرآیند به دو مرحله تقسیم شد: در مرحله اول ، گلیسیرین با نصف مقدار اسید سولفوریک مخلوط شد و بنابراین بیشتر گرمای آزاد شده مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن مخلوطی آماده از اسیدهای نیتریک و سولفوریک به همان کشتی معرفی شد بنابراین ، می توان از مشکل اصلی جلوگیری کرد: گرم شدن بیش از حد مخلوط واکنش. هم زدن با هوای فشرده با فشار 4 اتمسفر انجام می شود. بهره وری این فرآیند 100 کیلوگرم گلیسیرین در 20 دقیقه در دمای 10 تا 12 درجه است.
با توجه به وزن مخصوص متفاوت نیتروگلیسیرین (1 ، 6) و اسید زائد (1 ، 7) ، از بالا با یک رابط تیز جمع می شود. پس از نیترات ، نیتروگلیسیرین با آب شسته می شود ، سپس از بقایای اسید با سودا شسته می شود و دوباره با آب شسته می شود. مخلوط کردن در تمام مراحل فرآیند با هوای فشرده انجام می شود. خشک شدن با فیلتراسیون از طریق لایه ای از نمک جدول کلسین شده انجام می شود [9].
همانطور که می بینید ، واکنش بسیار ساده است (موج تروریسم در پایان قرن 19 را به یاد بیاورید ، بوسیله "بمب افکن ها" که در علم ساده شیمی کاربردی تسلط داشتند) و متعلق به تعداد "فرایندهای شیمیایی ساده" است ((A. Stetbacher). تقریباً هر مقدار نیتروگلیسیرین را می توان در ساده ترین شرایط تهیه کرد (ساخت پودر سیاه خیلی ساده نیست).
مصرف معرفها به شرح زیر است: برای به دست آوردن 150 میلی لیتر نیتروگلیسیرین ، باید: 116 میلی لیتر گلیسیرین را مصرف کنید. 1126 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ ؛
649 میلی لیتر اسید نیتریک (حداقل 62 درصد غلظت).
دینامیت در جنگ
دینامیت برای اولین بار در جنگ فرانسه و پروس 1870-1871 مورد استفاده قرار گرفت: ناخن های پروسی استحکامات فرانسوی را با دینامیت منفجر کردند. اما ایمنی دینامیت نسبی بود.ارتش بلافاصله متوجه شد که در صورت شلیک گلوله ، منفجر نمی شود بدتر از نسل قبلی خود ، و احتراق در موارد خاص به انفجار تبدیل می شود.
اما وسوسه به دست آوردن مهمات قوی غیر قابل مقاومت بود. با آزمایشات نسبتاً خطرناک و پیچیده ، می توان دریافت که اگر بارها نه فوراً ، بلکه به تدریج افزایش یابد ، دینامیت منفجر نمی شود و شتاب پرتابه را در محدوده ایمن نگه می دارد.
راه حل مشکل در سطح فنی در استفاده از هوای فشرده دیده شد. در ژوئن 1886 ، ستوان ادموند لودویگ G. زلینسکی از هنگ 5 توپخانه ارتش ایالات متحده ، طرح اصلی مهندسی آمریکایی را آزمایش و اصلاح کرد. یک توپ پنوماتیک با کالیبر 380 میلی متر و طول 15 متر با کمک هوا فشرده تا 140 اتمسفر می تواند پرتابه هایی به طول 3.35 متر از 227 کیلوگرم دینامیت به طول 1800 میلی آمپر طول پرتابه 1.83 متر با 51 کیلوگرم پرتاب کند. دینامیت و همه 5 هزار متر
نیروی محرکه توسط دو سیلندر هوای فشرده تأمین می شد و قسمت بالایی با یک شلنگ انعطاف پذیر به ابزار متصل می شد. استوانه دوم ذخیره ای برای تغذیه قسمت بالایی بود و فشار داخل آن به کمک پمپ بخار مدفون در زمین حفظ می شد. این پرتابه با دینامیت شبیه یک دارت - یک تیر توپخانه - بود و دارای یک کلاهک 50 پوندی بود.
دوک کمبریج به ارتش دستور داد چنین سیستمی را در میلفورد هاون آزمایش کند ، اما اسلحه تقریباً تمام مهمات خود را قبل از برخورد نهایی با هدف مصرف کرد ، اما با این حال ، بسیار م wasثر از بین رفت. دریاداران آمریکایی از توپ جدید خوشحال شدند: در سال 1888 ، پول برای ساخت 250 اسلحه دینامیت برای توپخانه ساحلی آزاد شد.
در سال 1885 زلینسکی شرکت تفنگ پنوماتیک را برای معرفی اسلحه های پنوماتیک با پوسته دینامیت در ارتش و نیروی دریایی تأسیس کرد. آزمایشات وی منجر به صحبت در مورد اسلحه های بادی به عنوان یک سلاح جدید امیدوار کننده شد. نیروی دریایی ایالات متحده حتی رزمناو 944 تنی وزوویوس دینامیت را در سال 1888 مجهز به سه اسلحه از این اسلحه 381 میلی متری ساخت.
نمودار رزمناو "دینامیت" وزوویوس
[مرکز]
و این سلاح های ثابت او بود[/مرکز]
اما یک چیز عجیب: بعد از چند سال ، شور و شوق جای خود را به ناامیدی داد. توپخانه داران آمریکایی در این باره می گویند: "در طول جنگ اسپانیا و آمریکا ،" این اسلحه ها هرگز به مکان مناسب اصابت نکردند. " و اگرچه این موضوع نه چندان در مورد اسلحه ها بلکه در مورد توانایی تیراندازان در تیراندازی دقیق و بستن محکم اسلحه ها ، اما این سیستم توسعه بیشتری پیدا نکرد.
در سال 1885 ، هلند توپ هوایی زلینسکی را بر روی زیردریایی شماره 4 او نصب کرد. با این حال ، موضوع به آزمایشات عملی آن نرسید ، tk. قایق هنگام پرتاب دچار حادثه جدی شد.
در سال 1897 ، هلند زیردریایی شماره 8 خود را با یک توپ جدید Zelinsky مسلح کرد. این تسلیحات شامل یک لوله اژدر 18 اینچی (457 میلی متر) با سه اژدر Whitehead ، و همچنین یک تفنگ هوایی عقب Zelinsky برای پوسته های دینامیت (7 دور 222 پوند. 100.7 کیلوگرم) هر کدام). با این حال ، به دلیل لوله بسیار کوتاه ، محدود به اندازه قایق ، این تفنگ دارای برد کوتاه شلیک بود. پس از تیراندازی عملی ، مخترع آن را در سال 1899 برچید.
در آینده ، نه هلند و نه دیگر طراحان اسلحه (دستگاه) برای شلیک مین و پوسته دینامیت بر زیردریایی های خود نصب نکردند. بنابراین اسلحه های زلینسکی به طور نامحسوس ، اما به سرعت صحنه را ترک کردند [12].
خواهر و برادر نیتروگلیسیرین
از نظر شیمیایی ، گلیسیرین ساده ترین نماینده کلاس الکلهای تری هیدریک است. آنالوگ دیاتومیک آن وجود دارد - اتیلن گلیکول. آیا جای تعجب نیست که پس از آشنایی با نیتروگلیسیرین ، شیمی دانان توجه خود را به اتیلن گلیکول معطوف کردند ، به این امید که استفاده از آن راحت تر باشد.
اما در اینجا نیز شیطان مواد منفجره شخصیت دمدمی مزاج خود را نشان داد.مشخص شد که ویژگی های دینیترو اتیلن گلیکول (این ماده منفجره هرگز نام خود را دریافت نکرده است) تفاوت چندانی با نیتروگلیسیرین ندارد:
1. حساسیت: انفجار زمانی که بار 2 کیلوگرمی از ارتفاع 20 سانتی متر سقوط می کند. حساس به اصطکاک ، آتش
2. انرژی تبدیل انفجاری - 6900 J / kg.
3. سرعت انفجار: 7200 متر بر ثانیه.
4. Brisance: 16.8 میلی متر.
5. انفجار پذیری بالا: 620-650 متر مکعب. سانتی متر.
اولین بار توسط هنری در سال 1870 به دست آمد. با نیتراتاسیون دقیق اتیلن گلیکول طبق روشی مشابه تهیه نیتروگلیسیرین (مخلوط نیتراته: H2SO4 - 50، ، HNO3 - 50؛ ؛ نسبت - 1 به 5 با توجه به اتیلن گلیکول).
فرآیند نیترات را می توان در دمای پایین تر انجام داد ، که مستعد عملکرد بیشتر است [7 ، 8].
با وجود این واقعیت که به طور کلی ، حساسیت DNEG تا حدی کمتر از NG بود ، استفاده از آن مزایای قابل توجهی را نوید نمی دهد. اگر نوسانات بیشتری را نسبت به NG و دسترسی کمتر به مواد اولیه به آن اضافه کنیم ، مشخص می شود که این مسیر نیز به جایی نرسیده است.
با این حال ، او همچنین کاملاً بی فایده به نظر نمی رسید. در ابتدا ، به عنوان افزودنی دینامیت مورد استفاده قرار گرفت ، در طول جنگ جهانی دوم ، به دلیل کمبود گلیسیرین ، به عنوان جایگزین نیتروگلیسیرین در پودرهای بدون دود استفاده شد. چنین پودرهایی به دلیل فرار بودن DNEG ماندگاری کوتاهی داشتند ، اما در شرایط جنگ این امر اهمیت چندانی نداشت: هیچکس قرار نبود آنها را برای مدت طولانی ذخیره کند.
کریستین شانباین پیش بند
معلوم نیست که اگر ارتش تا پایان قرن نوزدهم فناوری صنعتی برای تولید نیتروستر دیگر به دست نیامده بود ، ارتش چه مدت زمانی را صرف جستجوی راه هایی برای آرام کردن نیتروگلیسیرین می کرد. به طور خلاصه ، تاریخچه ظاهر آن به شرح زیر است [16].
در سال 1832 ، شیمیدان فرانسوی Henri Braconneau کشف کرد که وقتی نشاسته و الیاف چوب با اسید نیتریک درمان می شوند ، یک ماده ناپایدار ، قابل اشتعال و انفجار ایجاد می شود که آن را زیلوئیدین نامید. درست است که موضوع به پیام مربوط به این کشف محدود شد. شش سال بعد ، در سال 1838 ، شیمیدان فرانسوی دیگر ، Théophile-Jules Pelouse ، کاغذ و مقوا را به شیوه ای مشابه پردازش کرد و مواد مشابهی را تولید کرد که نام آن را nitramidine گذاشت. چه کسی در آن زمان فکر می کرد ، اما دلیل عدم امکان استفاده از نیترامیدین برای اهداف فنی دقیقاً پایداری پایین آن بود.
در سال 1845 شیمیدان سوئیسی کریستین فردریش شنباین (که در آن زمان به دلیل کشف ازن مشهور شده بود) در آزمایشگاه خود آزمایشاتی را انجام می داد. همسرش اکیداً او را از آوردن فلاسک هایش به آشپزخانه منع کرد ، بنابراین او عجله داشت که آزمایش را در غیاب او به پایان برساند - و مقداری مخلوط سوزاننده روی میز ریخت. در تلاش برای جلوگیری از رسوایی ، او ، با بهترین سنت های دقیق سوئیسی ، آن را با پیش بند کار خود پاک کرد ، زیرا مخلوط زیادی وجود نداشت. سپس ، طبق سنت صرفه جویی سوئیس ، پیش بند را با آب شستشو داد و روی اجاق گاز آویزان کرد تا خشک شود. تاریخ ساکت است ، چقدر طولانی یا کوتاه در آنجا آویزان بود ، اما پس از خشک شدن پیش بند ناگهان ناپدید شد ، به طور قطعی شناخته شده است. علاوه بر این ، او نه به آرامی ، به زبان انگلیسی ، بلکه با صدای بلند ، حتی ممکن است افسونگر ناپدید شود: در یک چشمک زدن و صدای بلند صدای انفجار. اما در اینجا چیزی است که توجه شانباین را به خود جلب کرد: انفجار بدون کوچکترین دود رخ داد!
و اگرچه شونبین اولین کسی نبود که نیتروسلولز را کشف کرد ، اما او بود که قرار بود در مورد اهمیت این کشف نتیجه گیری کند. در آن زمان از پودر سیاه در توپخانه استفاده می شد ، دوده ای که اسلحه ها را آلوده می کرد و در فواصل بین شلیک ها باید تمیز می شد ، و پس از اولین رگبارها چنین پرده ای از دود به وجود آمد که مجبور بودند تقریباً کورکورانه بجنگند. نیازی به گفتن نیست که دود سیاهی کاملاً محل باتری ها را نشان می داد. تنها چیزی که زندگی را روشن کرد این بود که بفهمیم دشمن در همان موقعیت قرار دارد. بنابراین ، ارتش با اشتیاق نسبت به مواد منفجره که دود بسیار کمی می دهد واکنش نشان داد و علاوه بر این ، از پودر سیاه نیز قوی تر است.
نیتروسلولز ، عاری از نقص پودر سیاه ، امکان ایجاد پودر بدون دود را فراهم کرد. و طبق سنت های آن زمان ، آنها تصمیم گرفتند از آن هم به عنوان پیشران و هم به عنوان مواد منفجره استفاده کنند. در سال 1885 ، پس از کارهای تجربی متعدد ، مهندس فرانسوی پل ویل چندین کیلوگرم پودر پوسته پوسته شده پیروکسیلین ، به نام باروت "B" - اولین پودر بدون دود را دریافت و آزمایش کرد. آزمایشات مزایای پیشرانه جدید را اثبات کرده است.
با این حال ، ایجاد تولید مقادیر زیادی نیتروسلولز برای نیازهای نظامی آسان نبود. نیتروسلولز آنقدر بی حوصله بود که منتظر نبردها باشد و کارخانه ها ، به طور معمول ، با نظم قابل رشکی به هوا پرواز می کردند ، گویی با تولید نیتروگلیسیرین رقابت می کردند. توسعه فناوری برای تولید صنعتی پیروکسیلین باید بر موانعی مانند هیچ ماده منفجره دیگری غلبه کند. یک چهارم قرن طول کشید تا تعدادی از آثار محققان کشورهای مختلف انجام شود تا این ماده منفجره فیبری اولیه برای استفاده مناسب شود و تا زمانی که وسایل و روشهای متعددی پیدا شد که به نوعی در برابر انفجار در طول نگهداری طولانی مدت محصول تضمین شده بود. عبارت "به هر طریقی" یک وسیله ادبی نیست ، بلکه انعکاسی از مشکلی است که شیمی دانان و تکنسین ها در تعیین معیارهای ثبات با آن روبرو شده اند. در مورد رویکردهای تعیین معیارهای پایداری هیچ قضاوت قاطعی وجود نداشت و با گسترش بیشتر دامنه استفاده از این ماده منفجره ، انفجارهای مداوم ویژگی های اسرار آمیز بیشتری را در رفتار این اتر پیچیده عجیب و غریب نشان داد. در سال 1891 بود که جیمز دیوار و فردریک آبل موفق به یافتن فناوری ایمن شدند.
تولید پیروکسیلین نیاز به تعداد زیادی دستگاه کمکی و یک فرایند تکنولوژیکی طولانی دارد که در آن کلیه عملیات باید به طور مساوی و با دقت کامل انجام شود.
محصول اولیه برای تولید پیروکسیلین سلولز است که بهترین نماینده آن پنبه است. سلولز خالص طبیعی پلیمری است که از بقایای گلوکز تشکیل شده است ، که از خویشاوندان نزدیک نشاسته است: (C6H10O5) n. علاوه بر این ، ضایعات ناشی از کارخانه های کاغذسازی می تواند مواد اولیه عالی را تأمین کند.
نیترات فیبر در مقیاس صنعتی در دهه 60 قرن نوزدهم تسلط یافت و در گلدان های سرامیکی با چرخش بیشتر در سانتریفیوژها انجام شد. با این حال ، در پایان قرن ، این روش ابتدایی توسط فناوری آمریکایی جایگزین شد ، اگرچه در زمان جنگ جهانی اول به دلیل هزینه و سادگی کم (دقیق تر ، بدوی گرایی) دوباره احیا شد.
پنبه تصفیه شده در نیتراتور بارگذاری می شود ، مخلوط نیترات کننده (HNO3 - 24، ، H2SO4 - 69، ، آب - 7)) بر اساس 15 کیلوگرم فیبر 900 کیلوگرم مخلوط اضافه می شود که 25 کیلوگرم پیروکسیلین را تولید می کند. به
نیتراتورها در باتری متصل می شوند که شامل چهار راکتور و یک سانتریفیوژ است. نیتراتورها با فاصله زمانی (تقریبا 40 دقیقه) برابر با زمان استخراج بارگذاری می شوند ، که تداوم فرایند را تضمین می کند.
پیروکسیلین مخلوطی از محصولات با درجات مختلف نیترات سلولز است. پیروکسیلین ، که با استفاده از اسید فسفریک به جای اسید سولفوریک به دست می آید ، بسیار پایدار است ، اما این فناوری به دلیل هزینه بالاتر و بهره وری پایین ، جا نیفتاد.
پیروکسیلین فشرده دارای خاصیت خودسوزی است و باید مرطوب شود. آب مورد استفاده برای شستشو و تثبیت پیروکسیلین نباید حاوی مواد قلیایی باشد ، زیرا محصولات تخریب قلیایی کاتالیزورهای خود اشتعالی هستند. خشک شدن نهایی به میزان رطوبت مورد نیاز با شستشو با الکل مطلق حاصل می شود.
اما نیتروسلولز خیس شده نیز مشکلی ندارد: این می تواند توسط میکروارگانیسم هایی که باعث ایجاد کپک می شوند ، آلوده شود. با اپیلاسیون سطح از آن محافظت کنید.محصول نهایی دارای ویژگی های زیر است:
1. حساسیت پیروکسیلین به شدت به رطوبت بستگی دارد. خشک (3 - 5 moisture رطوبت) به راحتی از شعله باز یا تماس فلز داغ ، حفاری ، اصطکاک مشتعل می شود. هنگامی که بار 2 کیلوگرمی از ارتفاع 10 سانتی متری سقوط می کند منفجر می شود. وقتی رطوبت افزایش می یابد ، حساسیت کاهش می یابد و در 50 درصد آب ، قابلیت انفجار از بین می رود.
2. انرژی تبدیل انفجاری - 4200 MJ / kg.
3. سرعت انفجار: 6300 متر بر ثانیه.
4. Brisance: 18 میلی متر.
5. انفجار پذیری بالا: 240 متر مکعب. سانتی متر.
و با وجود کاستی ها ، پیروکسیلین از نظر شیمیایی پایدارتر از نیتروگلیسیرین و دینامیت برای ارتش مناسب است ، حساسیت آن را می توان با تغییر رطوبت آن تنظیم کرد. بنابراین ، پیروکسیلین فشرده شروع به استفاده گسترده برای تجهیز کلاهک های معادن و پوسته ها کرد ، اما با گذشت زمان ، این محصول بی نظیر جای خود را به مشتقات نیتراته هیدروکربن های معطر داد. نیتروسلولز به عنوان یک ماده منفجره پیشران باقی ماند ، اما به عنوان یک ماده منفجره برای همیشه در گذشته عقب نشینی کرده است [9].
ژله فرار و باروت نیتروگلیسیرین
"پودر سیاه … نشان دهنده همه پیشرفت ها است - از طریق مطالعه علمی پدیده های نامرئی که در هنگام احتراق رخ می دهد. باروت بدون دود پیوند جدیدی بین قدرت کشورها و پیشرفت علمی آنهاست. به همین دلیل ، به عنوان یکی از جنگجویان علم روسیه ، در قدرت و سالهای رو به زوال من جرات نمی کنم وظایف باروت بدون دود را تجزیه و تحلیل کنم …"
خواننده ، حتی اندکی با تاریخ شیمی آشنا است ، احتمالاً قبلاً حدس زده است که اینها چه کلماتی هستند - شیمیدان درخشان روسی D.. I. Mendeleev.
مندلیف در سالهای پایانی زندگی خود - در سالهای 1890-1897 تلاش و توجه زیادی را به porrocheliy به عنوان زمینه ای برای دانش شیمیایی اختصاص داد. اما ، مانند همیشه ، مرحله فعال توسعه با دوره ای از تأمل ، انباشت و سیستم بندی دانش مقدم شده بود.
همه چیز با این واقعیت آغاز شد که در سال 1875 خستگی ناپذیر آلفرد نوبل کشف دیگری انجام داد: محلول جامد پلاستیکی و کشسان نیتروسلولز در نیتروگلیسیرین. این کاملاً با موفقیت فرم جامد ، چگالی بالا ، سهولت قالب گیری ، انرژی متمرکز و عدم حساسیت به رطوبت بالای جوی را ترکیب کرد. ژله که به طور کامل در دی اکسید کربن ، نیتروژن و آب سوزانده شد ، شامل 8٪ دینیتروسلولوز و 92٪ نیتروگلیسیرین بود.
برخلاف نوبل متخصص ، D. I. مندلیف از یک رویکرد کاملاً علمی استفاده کرد. وی بر اساس تحقیقات خود ، ایده ای کاملاً قطعی و کاملا شیمیایی ارائه داد: ماده مورد نیاز در هنگام احتراق باید حداکثر محصولات گازی در واحد وزن تولید کند. از نظر شیمیایی ، این بدان معناست که باید اکسیژن کافی در این ترکیب وجود داشته باشد تا کربن را به اکسید گازی ، هیدروژن را به آب تبدیل کرده و ظرفیت اکسیداسیون را برای تأمین انرژی کل این فرایند فراهم کند. محاسبه دقیق منجر به فرمول ترکیب زیر شد: C30H38 (NO2) 12O25. هنگام سوختن ، باید موارد زیر را بدست آورید:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
انجام واکنش سنتز هدفمند ماده ای با چنین ترکیباتی ، حتی در حال حاضر نیز کار آسانی نیست ، بنابراین ، در عمل ، از مخلوطی از 10-10٪ نیتروسلولوز و 90-93٪ نیتروگلیسیرین استفاده شد. درصد نیتروژن حدود 13 ، 7 است ، که کمی از این رقم برای پیروکلودیا (12 ، 4) فراتر می رود. عملیات به خصوص دشوار نیست ، نیازی به استفاده از تجهیزات پیچیده ندارد (در مرحله مایع انجام می شود) و در شرایط عادی پیش می رود.
در سال 1888 ، نوبل حق ثبت اختراع باروت ساخته شده از نیتروگلیسیرین و کلوکسیلین (فیبر کم نیترات) را دریافت کرد ، مانند باروت بدون دود پیروکسیلین. این ترکیب تا کنون عملاً بدون نامهای مختلف فنی تغییر نکرده است ، که معروف ترین آنها کوردیت و بالستیت است. تفاوت اصلی در نسبت بین نیتروگلیسیرین و پیروکسیلین است (در کوردیت بیشتر است) [13].
ارتباط این مواد منفجره با یکدیگر چگونه است؟ بیایید به جدول نگاه کنیم:
میز 1.
BB …… حساسیت….انرژی… سرعت …… Brisance… انفجار بالا
……… (کیلوگرم / سانتی متر / درصد انفجار)….انفجار….منفجر
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
ویژگی های همه مواد منفجره کاملاً مشابه است ، اما تفاوت در خواص فیزیکی طعم های مختلف کاربرد آنها را تعیین می کند.
همانطور که قبلاً مشاهده کردیم ، نه نیتروگلیسیرین و نه پیروکسیلین ارتش را از شخصیت خود خوشحال نکردند. به نظر من دلیل پایداری پایین این مواد در سطح نهفته است. هر دو ترکیب (یا سه - شمارش و دینیترو اتیلن گلیکول) نماینده کلاس اتر هستند. و گروه استرها به هیچ وجه یکی از رهبران مقاومت شیمیایی نیست. بلکه می توان او را در بین افراد بیگانه یافت. گروه نیترو ، که حاوی نیتروژن در حالت اکسیداسیون نسبتاً 5+ برای آن است ، همچنین مدلی از ثبات نیست. همزیستی این عامل اکسید کننده قوی با یک عامل کاهش دهنده خوب مانند گروه هیدروکسیل الکلها ناگزیر منجر به تعدادی پیامدهای منفی می شود که ناخوشایندترین آنها دمدمی مزاج بودن در کاربرد است.
چرا شیمی دانان و ارتش زمان زیادی را صرف آزمایش آنها کردند؟ همانطور که به نظر می رسد ، بسیاری و بسیاری برنده شده اند. ارتش - قدرت بالا و در دسترس بودن مواد اولیه ، که باعث افزایش کارآیی رزمی ارتش و عدم حساسیت آن برای تحویل در زمان جنگ شد. فناوران - شرایط سنتز ملایم (بدون نیاز به استفاده از دماهای بالا و فشار بالا) و راحتی تکنولوژیکی (با وجود فرایندهای چند مرحله ای ، همه واکنشها در یک حجم واکنش و بدون نیاز به جداسازی محصولات میانی).
بازده عملی محصولات نیز بسیار بالا بود (جدول 2) ، که نیازی فوری به جستجوی منابع مقادیر زیادی از اسید نیتریک ارزان قیمت نداشت (مسئله اسید سولفوریک خیلی زودتر حل شد).
جدول 2.
BB …… مصرف معرفها در هر 1 کیلوگرم…..تعداد مراحل….تعداد محصولات ساطع شده
……… اسید نیتریک..اسید سولفوریک
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16 ، 5 …………..16 ، 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8، 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
هنگامی که تجسمات جدیدی از شیطان مواد منفجره در صحنه ظاهر شد ، وضعیت به طور چشمگیری تغییر کرد: تری نیتروفنول و تری نیتروتولوئن.
(ادامه دارد)
