Tõepoolest, kurat istub lõhkeainetes, olles igal hetkel valmis kõike ümbritsevat hävitama ja purustama. Selle põrguolendi kontrolli all hoidmine ja vabastamine ainult vajaduse korral on peamine probleem, mille keemikud ja pürotehnikud peavad lõhkeaine loomisel ja kasutamisel lahendama. Lõhkematerjalide (lõhkeaine) loomise ja arendamise ajaloos, nagu veetilgas, kuvatakse riikide ja impeeriumide tekkimise, arengu ja hävitamise ajalugu.
Õppetundide konspekti ette valmistades märkas autor korduvalt, et riigid, mille valitsejad pöörasid tähelepanelikku tähelepanu teaduste arengule ja ennekõike matemaatikute loomulikule kolmainsusele - füüsika - keemia - jõudsid oma arengus kõrgustesse. Ilmekas näide võib olla Saksamaa maailmaareenile kiire tõus, mis tegi poole sajandi jooksul hüppe erinevate riikide liidust, millest mõnda oli isegi üksikasjalikul Euroopa kaardil raske ilma „väikese ulatuseta” näha., impeeriumile, millega tuli arvestada poolteist sajandit. Vähendamata suure Bismarcki saavutusi selles protsessis, tsiteerin tema fraasi, mille ta ütles pärast Prantsuse-Preisi sõja võidukat lõppu: "Selle sõja võitis lihtne saksa keele õpetaja." Autor soovib oma ülevaate pühendada armee ja riigi lahinguvõime suurendamise keemilisele aspektile, nagu alati, väites, et ta ei välista tema arvamust.
Artiklit avaldades väldib autor, nagu Jules Verne, teadlikult konkreetsete tehnoloogiliste üksikasjade täpsustamist ja keskendub oma tähelepanu puhtalt tööstuslikele lõhkeainete hankimise meetoditele. Selle põhjuseks on mitte ainult teadlase üsna arusaadav vastutustunne oma tööde (olgu see siis praktiline või ajakirjanduslik) tulemuste eest, vaid ka asjaolu, et uuringu teemaks on küsimus „Miks oli kõik nii ja mitte teisiti?”Ja mitte“Kes sai selle esimesena? aine”.
Lisaks palub autor lugejatelt andestust keemiliste terminite - teaduse atribuutide - sunniviisilise kasutamise eest (nagu näitab tema enda pedagoogiline kogemus, mitte koolinoorte armastatuim). Mõistes, et kemikaalidest on võimatu kirjutada ilma keemilisi termineid mainimata, püüab autor minimeerida erisõnavara.
Ja viimane asi. Autori esitatud arvandmeid ei tohiks mingil juhul pidada lõplikuks tõeks. Andmed lõhkeainete omaduste kohta erinevates allikates erinevad ja mõnikord üsna tugevalt. See on arusaadav: laskemoona omadused sõltuvad väga oluliselt nende "turustatavast" tüübist, võõraste ainete olemasolust / puudumisest, stabilisaatorite kasutuselevõtust, sünteesimisrežiimidest ja paljudest muudest teguritest. Lõhkeainete omaduste määramise meetodeid ei erista ka ühtsus (kuigi siin tuleb rohkem standardimist) ja samuti ei kannata need erilise reprodutseeritavuse all.
BB klassifikatsioon
Sõltuvalt plahvatuse liigist ja tundlikkusest välismõjude suhtes jagatakse kõik lõhkeained kolme põhirühma:
1. BB algatamine.
2. Lõhkeainete lõhkamine.
3. Lõhkeaine viskamine.
BB algatamine. Nad on välismõjude suhtes väga tundlikud. Ülejäänud nende omadused on tavaliselt madalad. Kuid neil on väärtuslik vara - nende plahvatusel (plahvatusel) on detonatsiooniefekt lõhkamis- ja liikumapanevatele lõhkeainetele, mis tavaliselt ei ole üldse tundlikud muud tüüpi välismõjude suhtes või on väga madala tundlikkusega. Seetõttu kasutatakse initsieerivaid aineid ainult lõhkamis- või tõukejõu plahvatuse tekitamiseks. Lõhkekehade kasutamise ohutuse tagamiseks on need pakendatud kaitseseadmetesse (kapsel, kapslihülss, detonaatorikork, elektriline detonaator, kaitse). Algatavate lõhkeainete tüüpilised esindajad: elavhõbeda fulminaat, pliidiid, tenorid (TNPC).
Lõhkeainete lõhkamine. Tegelikult nad räägivad ja kirjutavad sellest. Nad varustavad kestad, miinid, pommid, raketid, maamiinid; nad õhutavad sildu, autosid, ärimehi …
Lõhkekehad jagunevad vastavalt nende lõhkeomadustele kolme rühma:
- suurenenud võimsus (esindajad: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- normaalne võimsus (esindajad: TNT, meliniit, plastik);
- vähendatud võimsus (esindajad: ammooniumnitraat ja selle segud).
Suurema võimsusega lõhkeained on mõnevõrra tundlikumad välismõjude suhtes ja seetõttu kasutatakse neid sagedamini segus flegmatisaatoritega (lõhkeaine tundlikkust vähendavad ained) või segus normaalse võimsusega lõhkeainetega, et suurendada nende võimsust. Mõnikord kasutatakse vahe-detonaatoritena suure võimsusega lõhkeaineid.
Lõhkeainete viskamine. Need on erinevad püssirohud - must suitsune, suitsuvaba püroksüliin ja nitroglütseriin. Nende hulka kuuluvad ka erinevad pürotehnilised segud ilutulestike, signaal- ja valgustusraketite, valgustuskarpide, miinide ja õhupommide jaoks.
Musta pulbri ja Black Bertholdi kohta
Mitu sajandit oli inimeste ainsaks lõhkekehaks must pulber. Tema abiga visati vaenlase pihta suurtükkide kuulid ja sellega täideti lõhkekehad. Püssirohtu kasutati maa -alustes kaevandustes linnuste müüride hävitamiseks, kivide purustamiseks.
Euroopas sai see tuntuks 13. sajandist ning veelgi varem Hiinas, Indias ja Bütsantsis. Esimest ilutulestike jaoks mõeldud püssirohu kirjeldust kirjeldas Hiina teadlane Sun-Simyao aastal 682. Kreeklane Maximilian (XIII-XIV sajand) traktaadis "Valgusraamat" kirjeldas kaaliumnitraadil põhinevat segu, mida kasutati Bütsantsis kui kuulus "Kreeka tuli" ja koosneb 60% nitraadist, 20% väävlist ja 20% söest.
Püssirohu avastamise Euroopa ajalugu algab inglase, frantsiskaani munga Roger Baconiga, kes 1242. aastal annab oma raamatus "Liber de Nullitate Magiae" retsepti musta pulbri valmistamiseks rakette ja ilutulestikku (40% salvetrit, 30% kivisütt ja 30) % väävlit) ja poolmüütiline munk Berthold Schwartz (1351). Siiski on võimalik, et tegemist oli ühe inimesega: varjunimede kasutamine oli keskajal üsna tavaline, nagu ka hilisem segadus allikate dateerimisega.
Kompositsiooni lihtsus, kahe kolmest komponendist kättesaadavus (kohalik väävel pole Itaalia lõunaosas ja Sitsiilias endiselt haruldane), valmistamise lihtsus - kõik see tagas püssirohule võidukäigu läbi Euroopa riikide ja Aasia. Ainus probleem oli suures koguses kaaliumnitraadi saamine, kuid selle ülesandega saadi edukalt hakkama. Kuna ainus teadaolev kaaliumkloriidi nitraadimaardla oli sel ajal Indias (sellest ka teine nimi - India), loodi kohalik tootmine peaaegu kõigis riikides. Teda ei saanud meeldivaks nimetada isegi korraliku optimismiga: tooraineks olid talle sõnnik, loomade sisikond, uriin ja loomakarvad. Selle ebameeldiva lõhnaga ja tugevalt määrdunud segu kõige vähem ebameeldivad koostisosad olid lubi ja kaaliumkloriid. Kogu see rikkus langes mitu kuud kaevudesse, kus see asotobakterite mõjul kääris. Vabanenud ammoniaak oksüdeeriti nitraatideks, mis lõppkokkuvõttes andis ihaldatud nitraadi, mis eraldati ja puhastati ümberkristallimisega - see on ka okupatsioon, ma ütlen, mitte kõige meeldivam. Nagu näete, pole selles protsessis midagi eriti keerulist, tooraine on üsna taskukohane ja ka püssirohu kättesaadavus muutus peagi universaalseks.
Must (või suitsune) püssirohi oli sel ajal universaalne lõhkeaine. Ei kõikuv ega veerev, seda kasutati aastaid nii mürsuna kui ka esimeste pommide - tänapäevase laskemoona prototüüpide - täitematerjalina. Kuni 19. sajandi esimese kolmandiku lõpuni rahuldas püssirohi täielikult progressivajadused. Kuid teadus ja tööstus ei jäänud seisma ning peagi lakkas see oma väikese võimsuse tõttu omaaegsetele nõuetele vastamast. Püssirohumonopoli lõppu võib seostada 17. sajandi 70. aastatega, mil A. Lavoisier ja C. Berthollet korraldasid Bertholleti avastatud kaaliumkloraadi (bertholleti soola) baasil bertholleti soola tootmise.
Bertholleti soola ajalugu on pärit hetkest, mil Claude Berthollet uuris kloori omadusi, mille hiljuti avastas Carl Scheele. Juhtides kloori läbi kuuma kontsentreeritud kaaliumhüdroksiidi lahuse, sai Berthollet uue aine, mida keemikud hiljem nimetasid kaaliumkloraadiks, mitte keemikud - Bertholleti soola. See juhtus 1786. Ja kuigi kuradi soolast ei saanud kunagi uut lõhkeainet, täitis see oma rolli: esiteks oli see stiimul otsida uusi asendajaid lagunevale “sõjajumalale” ja teiseks sai temast uut tüüpi lõhkeainete asutaja - algatajad.
Plahvatusohtlik õli
Ja 1846. aastal pakkusid keemikud välja kaks uut lõhkeainet - püroksüliini ja nitroglütseriini. Itaalia keemik Ascagno Sobrero avastas Torinos, et piisab glütseriini töötlemisest lämmastikhappega (nitreerimine), et saada õline läbipaistev vedelik - nitroglütseriin. Esimene trükitud aruanne tema kohta avaldati ajakirjas L'Institut (XV, 53) 15. veebruaril 1847 ja see väärib tsitaati. Esimene osa ütleb:
“Ascagno Sobrero, tehnilise keemia professor Torinost, kirjas, mille edastas prof. Peluzom teatab, et ta on juba ammu saanud lõhkeaineid lämmastikhappe toimel erinevatele orgaanilistele ainetele, nimelt roosuhkur, viipamine, dekstriit, piimasuhkur jne. Sobrero uuris ka lämmastikhappe ja väävelhappe segu mõju glütseriinile, ja kogemused näitasid talle, et saadakse aine, mis sarnaneb lõriseva puuvillaga …"
Lisaks on olemas nitreerimiskatse kirjeldus, mis on huvitav ainult orgaanilistele keemikutele (ja isegi siis ainult ajaloolisest vaatenurgast), kuid märgime ainult ühte omadust: tselluloosi nitroderivaate ja nende plahvatusvõimet, olid juba siis üsna tuntud [11].
Nitroglütseriin on üks võimsamaid ja tundlikumaid lõhkeaineid ning nõuab käitlemisel erilist hoolt ja tähelepanu.
1. Tundlikkus: võib kuulist tulistades plahvatada. Löögitundlikkus 10 cm kaaluva veekellaga, mis langes 25 cm kõrguselt - 100%. Põlemine muutub detonatsiooniks.
2. Plahvatusohtliku muundamise energia - 5300 J / kg.
3. Plahvatuse kiirus: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Plahvatusohtlikkus: 360-400 kuupmeetrit. vaata [6].
Nitroglütseriini kasutamise võimalust näitas kuulus vene keemik N. N. Zinin, kes aastatel 1853-1855 Krimmi sõja ajal koos sõjaväeinseneri V. F. Petruševskiga tootis suures koguses nitroglütseriini.
Kaasani ülikooli professor N. N. Zinin
Sõjainsener V. F. Petruševski
Kuid nitroglütseriinis elav kurat osutus tigedaks ja mässumeelseks. Selgus, et selle aine tundlikkus välismõjude suhtes jääb plahvatusohtliku elavhõbeda omale vaid veidi alla. See võib juba nitreerimishetkel plahvatada, seda ei saa loksutada, kuumutada ja jahutada ega päikese käes hoida. Ladustamise ajal võib see plahvatada. Ja kui see tikuga põlema panna, võib see üsna rahulikult põletada …
Ja ometi oli 19. sajandi keskpaigaks vajadus võimsate lõhkeainete järele juba nii suur, et vaatamata arvukatele õnnetustele hakati nitroglütseriini laialdaselt kasutama lõhkamistöödel.
Katsed kurja kuradit ohjeldada võtsid paljud ette, kuid taltsutaja au kuulus Alfred Nobelile. Selle tee tõusud ja mõõnad ning selle aine müügist saadava tulu saatus on laialt teada ja autor peab nende üksikasjadesse laskumist tarbetuks.
Olles "pressitud" inertse täiteaine pooridesse (ja proovitud oli mitukümmend ainet, millest parim oli infusiooniline muld - poorne silikaat, mille mahust 90% langeb pooridele, mis võivad ahnelt nitroglütseriini absorbeerida), nitroglütseriin muutus tunduvalt "vastutulelikumaks", hoides temaga peaaegu kogu oma hävitavat jõudu. Nagu teate, andis Nobel sellele segule, mis näeb välja nagu turvas, nime "dünamiit" (kreeka sõnast "dinos" - tugevus). Saatuse iroonia: aasta pärast seda, kui Nobel sai patendi dünamiidi tootmiseks, segab Petruševski täiesti iseseisvalt nitroglütseriini magneesiumoksiidiga ja saab lõhkeaineid, mida hiljem nimetati "vene dünamiidiks".
Nitroglütseriin (täpsemalt glütseriinitrinitraat) on glütseriini ja lämmastikhappe täielik ester. Tavaliselt saadakse seda glütseriini töötlemisel väävel -lämmastikhappe seguga (keemilises keeles - esterdamisreaktsioon):
Nitroglütseriini plahvatusega kaasneb suure hulga gaasiliste toodete eraldumine:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Esterdamine toimub järjestikku kolmes etapis: esimeses saadakse glütseroolmononitraat, teises glütserooldinitraat ja kolmandas glütserooltrinitraat. Täielikuma nitroglütseriini saagise saamiseks võetakse lämmastikhapet 20% üle teoreetiliselt vajaliku koguse.
Nitreerimine viidi läbi portselanpottides või kõvajoodisega pliianumates jääveevannis. Ühe katse käigus saadi umbes 700 g nitroglütseriini ja tunni jooksul viidi sellised toimingud läbi 3.-4.
Kuid kasvavad vajadused on kohandanud nitroglütseriini tootmise tehnoloogiat. Aja jooksul (1882. aastal) töötati välja tehnoloogia lõhkekehade tootmiseks nitraatorites. Sel juhul jagati protsess kaheks etapiks: esimeses etapis segati glütseriin poole väävelhappe kogusega ja seega kasutati ära suurem osa vabanenud soojusest, mille järel valmis lämmastik- ja väävelhapete segu viidi samasse anumasse. Seega oli võimalik vältida peamist raskust: reaktsioonisegu liigset ülekuumenemist. Segamine toimub suruõhuga rõhul 4 atm. Protsessi produktiivsus on 100 kg glütseriini 20 minuti jooksul 10–12 kraadi juures.
Nitroglütseriini (1, 6) ja jäätmehappe (1, 7) erineva erikaalu tõttu koguneb see ülalt terava liidesega. Pärast nitreerimist pestakse nitroglütseriini veega, seejärel pestakse happejääkidest soodaga ja pestakse uuesti veega. Segamine toimub protsessi kõigil etappidel suruõhuga. Kuivatamine toimub filtreerimisega läbi kaltsineeritud lauasoola kihi [9].
Nagu näete, on reaktsioon üsna lihtne (meenutagem terrorismi lainet 19. sajandi lõpus, mille tõstsid üles „pommitajad”, kes valdasid lihtsat rakenduskeemia teadust) ja see kuulub „lihtsate keemiliste protsesside” hulka (A. Stetbacher). Peaaegu mis tahes koguses nitroglütseriini saab valmistada kõige lihtsamates tingimustes (musta pulbri valmistamine pole palju lihtsam).
Reaktiivide tarbimine on järgmine: 150 ml nitroglütseriini saamiseks peate võtma: 116 ml glütseriini; 1126 ml kontsentreeritud väävelhapet;
649 ml lämmastikhapet (kontsentratsioon vähemalt 62%).
Dünamiit sõjas
Dünamiiti kasutati esmakordselt Prantsuse-Preisi sõjas aastatel 1870–1871: Preisi sapöörid lasid dünamiidiga õhku Prantsuse kindlustused. Kuid dünamiidi ohutus osutus suhteliseks. Sõjavägi sai kohe teada, et kuuliga tulistades ei plahvata see sugugi halvemini kui tema eelkäija ja põlemine muutub teatud juhtudel plahvatuseks.
Kuid kiusatus saada võimsat laskemoona oli vastupandamatu. Üsna ohtlike ja keerukate katsete abil oli võimalik välja selgitada, et dünamiit ei plahvata, kui koormused ei suurene mitte kohe, vaid järk -järgult, hoides mürsu kiirendust ohututes piirides.
Probleemi lahendamist tehnilisel tasemel nähti suruõhu kasutamisel. Juunis 1886 katsetas ja täiustas Ameerika armee esialgset disaini leitnant Edmund Ludwig G. Zelinsky Ameerika Ühendriikide armee 5. suurtükiväerügemendist. Pneumaatiline kahur, mille kaliiber on 380 mm ja pikkus 15 m, õhu abil, mis on surutud kokku 140 atm -ni, võib 227 kg dünamiidist visata 3,35 m pikkuseid mürske 1800 mA mürsu pikkusega 1,83 m 51 kg dünamiit ja kõik 5 tuhat m
Tõukejõu andsid kaks suruõhusilindrit ja ülemine ühendati tööriistaga painduva vooliku abil. Teine silinder oli reserv ülemise toitmiseks ja rõhku selles hoiti maapinnale maetud aurupumba abil. Dünamiidiga laetud mürsk oli noolekujuline - suurtükiväe nool - ja sellel oli 50 -naelane lõhkepea.
Cambridge'i hertsog käskis sõjaväel katsetada üht sellist süsteemi Milford Havenis, kuid relv kasutas peaaegu kogu oma laskemoona ära, enne kui lõpuks sihtmärki tabas, mis aga hävitati väga tõhusalt. Ameerika admiralid olid uue suurtüki üle rõõmsad: 1888. aastal vabastati raha 250 dünamiidipüstoli valmistamiseks ranniku suurtükiväele.
Aastal 1885 asutas Zelinsky ettevõtte Pneumatic Gun Company, et tutvustada armees ja mereväes dünamiidist kestadega pneumaatilisi relvi. Tema katsed viisid õhupüssidest kui paljutõotavast uuest relvast. USA merevägi ehitas 1888. aastal isegi 944-tonnise Vesuviuse dünamiitristleja, mis oli relvastatud kolmega neist 381 mm relvadest.
"Dünamiit" ristleja "Vesuvius" skeem
[Keskus]
Ja sellised nägid välja tema statsionaarsed relvad[/Keskus]
Kuid kummaline asi: mõne aasta pärast andis entusiasm pettumuse. "Hispaania-Ameerika sõja ajal," ütlesid Ameerika suurtükiväelased selle kohta, "need relvad ei tabanud kunagi õiget kohta." Ja kuigi see ei puudutanud niivõrd relvi, kuivõrd suurtükiväelaste täpset tulistamisvõimet ja relvade jäika kinnitust, ei arendanud see süsteem edasi.
1885. aastal paigaldas Holland oma allveelaevale nr 4 Zelinsky õhukahuri. Asi ei jõudnud aga oma praktilistele katsetele, tk. paat sai vettelaskmise ajal raske õnnetuse.
1897. aastal relvastas Holland oma allveelaeva nr 8 uue Zelinsky kahuriga. Relvastus koosnes 18-tollisest (457 mm) vööri torpeedotorust, millel oli kolm Whiteheadi torpeedot, ning Zelinsky tagumisest õhupüstolist dünamiidikarpide jaoks (7 ringi 222 naela. 100,7 kg). Kuid liiga lühikese tünni tõttu, mis oli piiratud paadi suurusega, oli sellel relval lühike laskeulatus. Pärast praktilist pildistamist võttis leiutaja selle 1899. aastal lahti.
Tulevikus ei paigaldanud Holland ega teised disainerid oma allveelaevadele relvi (aparaate) viskamiinide ja dünamiidikarpide tulistamiseks. Nii lahkusid Zelinsky relvad märkamatult, kuid lahkusid kiiresti lavalt [12].
Nitroglütseriini õde -vend
Keemilisest seisukohast on glütseriin kolmehüdroksüülsete alkoholide klassi lihtsaim esindaja. Seal on selle diatomeerne analoog - etüleenglükool. Kas on ime, et pärast nitroglütseriiniga tutvumist pöörasid keemikud tähelepanu etüleenglükoolile, lootes, et seda on mugavam kasutada.
Kuid ka siin näitas lõhkeainete kurat oma kapriisset iseloomu. Dinitroetüleenglükooli omadused (see lõhkeaine ei saanud kunagi oma nime) osutusid nitroglütseriinist palju erinevaks:
1. Tundlikkus: detonatsioon, kui 2 kg koormus langeb 20 cm kõrguselt; tundlik hõõrdumise, tulekahju suhtes.
2. Plahvatusohtliku muundamise energia - 6900 J / kg.
3. Plahvatuse kiirus: 7200 m / s.
4. Brisance: 16,8 mm.
5. Suur plahvatusohtlikkus: 620-650 kuupmeetrit. cm.
See saadi esmakordselt Henry poolt 1870. aastal. See saadakse etüleenglükooli hoolikal nitreerimisel sarnaselt nitroglütseriini valmistamisega (nitreerimissegu: H2SO4 - 50%, HNO3 - 50%; suhe 1 kuni 5 etüleenglükool).
Nitreerimisprotsessi saab läbi viia madalamal temperatuuril, mis on eelsoodumus kõrgemale saagisele [7, 8].
Hoolimata asjaolust, et üldiselt osutus DNEG tundlikkus mõnevõrra madalamaks kui maagaasi, ei lubanud selle kasutamine märkimisväärset kasu. Kui lisada sellele suurem volatiilsus kui maagaasil ja väiksem tooraine kättesaadavus, siis saab selgeks, et ka see tee ei viinud kuhugi.
Siiski ei osutunud ta ka täiesti kasutuks. Algul kasutati seda dünamiidi lisandina, Teise maailmasõja ajal kasutati seda glütseriini puuduse tõttu suitsuteta pulbrite nitroglütseriini asendajana. Sellistel pulbritel oli DNEG -i lenduvuse tõttu lühike säilivusaeg, kuid sõjaaja tingimustes polnud sellel suurt tähtsust: keegi ei kavatsenud neid pikka aega säilitada.
Christian Schönbeini põll
Pole teada, kui palju aega oleks sõjavägi kulutanud nitroglütseriini rahustamiseks võimalusi, kui 19. sajandi lõpuks poleks saabunud tööstustehnoloogiat teise nitroestri tootmiseks. Lühidalt on selle ilmumise ajalugu järgmine [16].
1832. aastal avastas prantsuse keemik Henri Braconneau, et tärklise ja puidukiudude töötlemisel lämmastikhappega tekkis ebastabiilne, tuleohtlik ja plahvatusohtlik materjal, mida ta nimetas ksüloidiiniks. Tõsi, asi piirdus sõnumiga selle avastuse kohta. Kuus aastat hiljem, aastal 1838, töötas teine prantsuse keemik Théophile-Jules Pelouse paberit ja pappi sarnasel viisil ning tootis sarnase materjali, millele ta pani nimeks nitramidiin. Kes oleks võinud siis arvata, kuid nitramidiini tehnilistel eesmärkidel kasutamise võimatuse põhjus oli just selle madal stabiilsus.
1845. aastal viis Šveitsi keemik Christian Friedrich Schönbein (kes oli selleks ajaks osooni avastamise poolest kuulsaks saanud) oma laboris katseid. Tema naine keelas tal rangelt kolbi kööki tuua, nii et ta kiirustas katse äraviimist tema äraolekul - ja puistas lauale mõne söövitava segu. Skandaali vältimiseks pühkis ta Šveitsi täpsuse parimate traditsioonide kohaselt selle oma tööpõllega maha, kuna segu polnud liiga palju. Seejärel pesi ta ka Šveitsi kokkuhoiu traditsioonis põlle veega ja riputas selle pliidi kohale kuivama. Kui kaua või lühike see seal rippus, ajalugu vaikib, kuid et pärast põlle kuivatamist äkki kadus, on see kindlalt teada. Pealegi kadus ta mitte vaikselt, inglise keeles, vaid valjult, võiks isegi öelda lummavalt: välk ja plahvatus. Kuid siin köitis Schönbeini tähelepanu: plahvatus toimus ilma vähimagi suitsuta!
Ja kuigi Schönbein polnud esimene, kes avastas nitrotselluloosi, pidi just tema tegema järelduse avastuse tähtsuse kohta. Sel ajal kasutati suurtükiväes musta pulbrit, mille tahm määrdus püssid, et laskude vaheaegadel tuli need puhastada ja pärast esimesi laskmisi tekkis selline suitsukardin, et nad pidid peaaegu pimesi võitlema. Ütlematagi selge, et musta suitsu pahvid näitasid suurepäraselt patareide asukohta. Ainus, mis elu heledamaks muutis, oli arusaam, et vaenlane on samal positsioonil. Seetõttu reageerisid sõjaväelased entusiastlikult lõhkeainele, mis annab palju vähem suitsu ja pealegi on see ka võimsam kui must pulber.
Nitrotselluloos, millel puudusid musta pulbri puudused, võimaldas luua suitsuvaba pulbri tootmise. Ja tollaste traditsioonide kohaselt otsustasid nad seda kasutada nii raketikütusena kui ka lõhkeainena. 1885. aastal sai prantsuse insener Paul Viel 1885. aastal pärast arvukaid eksperimentaalseid töid mitu kilogrammi püroksüliini helvest pulbrit, mida nimetati püssirohuks "B" - esimene suitsuvaba pulber. Katsed on tõestanud uue raketikütuse eeliseid.
Suurtes kogustes nitrotselluloosi tootmist sõjalisteks vajadusteks ei olnud aga lihtne kehtestada. Nitrotselluloos oli liiga kannatamatu, et oodata lahinguid ja tehased lendasid reeglina kadestamisväärse regulaarsusega õhku, justkui konkureerides nitroglütseriini tootmisega. Püroksüliini tööstusliku tootmise tehnoloogia väljatöötamisel tuli ületada takistusi nagu ükski teine lõhkeaine. Erinevate riikide teadlaste hulga tööde teostamiseks kulus terve veerand sajandit, kuni see algne kiudlõhkeaine muutus kasutamiseks sobivaks ja kuni leiti arvukalt vahendeid ja meetodeid, mis on toote pikaajalise ladustamise ajal kuidagi plahvatuse vastu tagatud. Väljend "mis tahes viisil" ei ole kirjanduslik seade, vaid peegeldab raskusi, millega keemikud ja tehnoloogid on stabiilsuskriteeriumide määratlemisel kokku puutunud. Stabiilsuskriteeriumide kindlaksmääramise lähenemisviiside osas ei olnud kindlat otsust ja selle lõhkeaine kasutusala veelgi laiendades paljastasid pidevad plahvatused selle omapärase kompleksse eetri käitumises üha rohkem salapäraseid jooni. Alles 1891. aastal õnnestus James Dewaril ja Frederick Abelil leida turvaline tehnoloogia.
Püroksüliini tootmiseks on vaja suurt hulka abiseadmeid ja pikka tehnoloogilist protsessi, mille käigus tuleb kõik toimingud teha võrdselt hoolikalt ja põhjalikult.
Püroksüliini tootmise esialgne toode on tselluloos, mille parim esindaja on puuvill. Looduslik puhas tselluloos on polümeer, mis koosneb glükoosijääkidest, mis on tärklise lähisugulane: (C6H10O5) n. Lisaks võivad paberivabrikute jäätmed pakkuda suurepärast toorainet.
Kiudnitreerimist õpiti tööstuslikul skaalal juba XIX sajandi 60ndatel aastatel ja see viidi läbi keraamilistes pottides, tsentrifuugides edasi tsentrifuugides. Kuid sajandi lõpuks asendati see primitiivne meetod Ameerika tehnoloogiaga, kuigi Esimese maailmasõja ajal taaselustati see oma odavuse ja lihtsuse (täpsemalt primitivismi) tõttu.
Rafineeritud puuvill laaditakse nitraatorisse, lisatakse nitreerimissegu (HNO3 - 24%, H2SO4 - 69%, vesi - 7%), mis põhineb 15 kg kiul 900 kg segu, mis annab 25 kg püroksüliini..
Nitraatorid on ühendatud patareidega, mis koosnevad neljast reaktorist ja ühest tsentrifuugist. Nitraatoritele laaditakse ekstraheerimisajaga võrdne ajavahemik (ligikaudu 40 minutit), mis tagab protsessi järjepidevuse.
Püroksüliin on erineva tselluloosi nitreerimisastmega toodete segu. Väävelhappe asemel fosforhapet kasutades saadud püroksüliin on väga stabiilne, kuid see tehnoloogia ei juurdunud selle kõrgema hinna ja madalama tootlikkuse tõttu.
Pressitud püroksüliinil on isesüttiv omadus ja seda tuleb niisutada. Püroksüliini pesemiseks ja stabiliseerimiseks kasutatav vesi ei tohiks sisaldada leeliselisi aineid, kuna leeliselise lagunemise saadused on isesüttimise katalüsaatorid. Lõplik kuivatamine vajaliku niiskusesisalduse saavutamiseks loputatakse absoluutse alkoholiga.
Kuid niisutatud nitrotselluloos ei ole ka probleemidest vaba: see on vastuvõtlik hallitust põhjustavate mikroorganismide saastumisele. Kaitske seda pinna vahatamisega. Valmistoodetel olid järgmised omadused:
1. Püroksüliini tundlikkus sõltub suuresti niiskusest. Kuiv (3–5% niiskus) süttib kergesti lahtise leegi või kuuma metalli puudutuse, puurimise, hõõrdumise korral. See plahvatab, kui 2 kg koormus langeb 10 cm kõrguselt, niiskuse tõustes tundlikkus väheneb ja 50% vee korral kaob detonatsioonivõime.
2. Plahvatusohtliku muundamise energia - 4200 MJ / kg.
3. Plahvatuse kiirus: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Suur plahvatusohtlikkus: 240 kuupmeetrit. cm.
Ja hoolimata puudustest sobis keemiliselt stabiilsem püroksüliin sõjaväele rohkem kui nitroglütseriin ja dünamiit, selle tundlikkust sai reguleerida selle niiskusesisaldust muutes. Seetõttu hakati pressitud püroksüliini laialdaselt kasutama miinide ja kestade lõhkepeade varustamiseks, kuid aja jooksul muutus see võrratu toode aromaatsete süsivesinike nitreeritud derivaatideks. Nitrotselluloos jäi raketikütusena lõhkeaineks, kuid lõhkeainetena on see igaveseks minevikku taandunud [9].
Lenduv tarretis ja nitroglütseriini püssirohi
„Must pulber … kujutab endast kõiki edasise täiustamise võimalusi - selle põlemisel tekkivate nähtamatute nähtuste teadusliku uurimise kaudu. Suitsuvaba püssirohi on uus side riikide võimu ja nende teadusliku arengu vahel. Sel põhjusel, olles üks Venemaa teaduse sõdalasi, ei julge ma oma väheneva jõu ja aastatega analüüsida suitsuvaba püssirohu ülesandeid …"
Lugeja, isegi keemiaajalooga pisut kursis, on ilmselt juba aimanud, kelle sõnad need on - särav vene keemik D. I. Mendelejev.
Mendelejev pühendas porrocheliy'le kui keemiateadmiste valdkonnale oma elu viimastel aastatel - aastatel 1890-1897 - palju pingutusi ja tähelepanu. Kuid nagu alati, eelnes aktiivsele arengufaasile teadmiste järelemõtlemise, kogumise ja süstematiseerimise periood.
Kõik sai alguse asjaolust, et väsimatu Alfred Nobel tegi 1875. aastal veel ühe avastuse: plastik ja elastne tahke nitrotselluloosi lahus nitroglütseriinis. See ühendas üsna edukalt tahke vormi, suure tiheduse, vormimise lihtsuse, kontsentreeritud energia ja tundlikkuse kõrge õhuniiskuse suhtes. Täielikult süsinikdioksiidiks, lämmastikuks ja veeks põletatud tarretis koosnes 8% dinitrotselluloosist ja 92% nitroglütseriinist.
Erinevalt tehnikast Nobelist on D. I. Mendelejev lähtus puhtalt teaduslikust lähenemisest. Oma uurimistööle tuginedes esitas ta täiesti kindla ja keemiliselt rangelt põhjendatud idee: nõutav aine peaks põlemisel eraldama maksimaalselt gaasilisi tooteid kaaluühiku kohta. Keemilisest seisukohast tähendab see, et selles ühendis peaks olema piisavalt hapnikku, et süsinik täielikult gaasiliseks oksiidiks muuta, vesinik vesiks ja oksüdeerimisvõime kogu selle protsessi jaoks energiaks. Üksikasjalik arvutus andis järgmise koostise valemi: C30H38 (NO2) 12O25. Põlemisel peaksite saama järgmise teabe:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Sellise koostisega aine sihipärase sünteesireaktsiooni läbiviimine pole isegi praegu lihtne ülesanne, seetõttu kasutati praktikas 7-10% nitrotselluloosi ja 90-93% nitroglütseriini segu. Lämmastikusisalduse protsent on umbes 13, 7%, mis ületab pisut seda näitajat pürokollodia puhul (12, 4%). Toiming ei ole eriti keeruline, ei nõua keerukate seadmete kasutamist (see viiakse läbi vedelas faasis) ja toimub normaaltingimustes.
Aastal 1888 sai Nobel patendi nitroglütseriinist ja kolloksüliinist (madala nitreerimisvõimega kiust) valmistatud püssirohu kohta, mille nimi oli nagu suitsuvaba püroksüliin. See koosseis on praktiliselt muutumatu erinevate tehniliste nimede all, millest kuulsaimad on kordiit ja ballistiit. Peamine erinevus seisneb nitroglütseriini ja püroksüliini vahekorras (kordiitides on see suurem) [13].
Kuidas need lõhkeained üksteisega suhestuvad? Vaatame tabelit:
Tabel 1.
BB …… Tundlikkus…. Energia… Kiirus…… Brisance… Kõrge plahvatusohtlikkus
……… (kg / cm /% plahvatustest)…. Plahvatus…
GN ……….2 / 4/100 ………… 5300 ……..6500 ………. 15–18 ………. 360–400
DNEG …… 2/10/100 ……….. 6900 ……… 7200 ……….16, 8 …………… 620–650
NK ……… 25.2.10 ………… 4200 ……… 6300 ………. 18 …………… 240
Kõigi lõhkeainete omadused on üsna sarnased, kuid füüsikaliste omaduste erinevus tingis nende rakendamise erinevad nišid.
Nagu me juba nägime, ei meeldinud ei nitroglütseriin ega püroksüliin sõjaväele oma iseloomuga. Mulle tundub, et nende ainete madala stabiilsuse põhjus peitub pinnal. Mõlemad ühendid (või kolm - ja dinitroetüleenglükool) on eetriklassi esindajad. Ja estrite rühm ei ole mingil juhul üks kemikaalikindluse juhtidest. Pigem võib teda leida kõrvaliste inimeste hulgast. Nitrorühm, mis sisaldab lämmastikku selle jaoks üsna kummalises oksüdatsiooniastmes +5, ei ole samuti stabiilsuse mudel. Selle tugeva oksüdeeriva aine sümbioos sellise hea redutseeriva ainega nagu alkoholide hüdroksüülrühm toob paratamatult kaasa mitmeid negatiivseid tagajärgi, millest kõige ebameeldivam on rakenduses kapriissus.
Miks veetsid keemikud ja sõjavägi nii palju aega nendega katsetades? Nagu tundub, on paljud ja paljud võitnud. Sõjavägi - suur võimsus ja tooraine kättesaadavus, mis suurendas armee lahinguefektiivsust ja muutis selle sõja ajal tarnimise suhtes tundetuks. Tehnoloogid - kerged sünteesitingimused (pole vaja kasutada kõrgeid temperatuure ja kõrgendatud rõhku) ja tehnoloogiline mugavus (vaatamata mitmeastmelistele protsessidele toimuvad kõik reaktsioonid ühes reaktsioonimahus ja ilma vahesaaduste eraldamiseta).
Toodete praktiline saagikus oli samuti üsna suur (tabel 2), mis ei tekitanud tungivat vajadust otsida suures koguses odava lämmastikhappe allikaid (väävelhappe probleem lahendati palju varem).
Tabel 2.
BB …… Reaktiivide tarbimine 1 kg kohta….. Etappide arv…. Eraldatud toodete arv
……… Lämmastikhape.. Väävelhape
GN …….10 ………………………………………………………………… 23
DNEG….16, 5 ………….16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
Olukord muutus dramaatiliselt, kui sündmuskohale ilmusid uued lõhkekehade kehastused: trinitrofenool ja trinitrotolueen.
(Jätkub)
