Die duiwel sit inderdaad in die plofstof, gereed om op enige sekonde alles te begin vernietig en om te breek. Om hierdie hel van die hel in toom te hou en dit slegs vry te laat wanneer dit nodig is, is die grootste probleem wat chemici en pirotegnici moet oplos wanneer hulle plofstof skep en gebruik. In die geskiedenis van die skepping en ontwikkeling van plofstof (plofstof), soos in 'n druppel water, word die geskiedenis van die opkoms, ontwikkeling en vernietiging van state en ryke vertoon.
By die voorbereiding van die uiteensetting van die lesse, het die skrywer herhaaldelik opgemerk dat die lande wie se heersers wakker aandag gegee het aan die ontwikkeling van wetenskappe, en veral aan die natuurlike drie -eenheid van wiskundiges - fisika - chemie - hoogtepunte bereik het in hul ontwikkeling. 'N Opvallende voorbeeld kan die vinnige styging op die wêreldtoneel van Duitsland wees, wat in 'n halwe eeu 'n sprong gemaak het uit 'n vereniging van uiteenlopende state, waarvan sommige selfs op 'n gedetailleerde kaart van Europa moeilik was om te sien sonder 'n "klein omvang", aan 'n ryk waarmee anderhalf eeu lank rekening gehou moes word. Sonder om die verdienste van die groot Bismarck in hierdie proses te verminder, sal ek sy frase aanhaal, wat hy gesê het na die oorwinnende einde van die Frans-Pruisiese oorlog: "Hierdie oorlog is gewen deur 'n eenvoudige Duitse leraar." Die skrywer wil graag sy resensie wy aan die chemiese aspek van die verhoging van die gevegsvermoë van die weermag en die staat, soos altyd, sonder om te beweer dat hy uitsluitlik van sy mening uitsluit.
By die publikasie van die artikel vermy die skrywer, net soos Jules Verne, doelbewus spesifieke tegnologiese besonderhede en fokus hy op suiwer industriële metodes om plofstof te verkry. Dit is nie net te wyte aan die verstaanbare verantwoordelikheidsgevoel van die wetenskaplike vir die resultate van sy werke (prakties of joernalisties nie), maar ook die feit dat die onderwerp van die studie die vraag is: Waarom was alles so en nie anders nie?”En nie“Wie was die eerste om dit te kry nie? substansie”.
Boonop vra die skrywer lesers om vergifnis vir die gedwonge gebruik van chemiese terme - kenmerke van die wetenskap (soos blyk uit sy eie pedagogiese ervaring, nie die mees geliefde deur skoolkinders nie). As hy besef dat dit onmoontlik is om oor chemikalieë te skryf sonder om chemiese terme te noem, sal die skrywer probeer om spesiale woordeskat tot 'n minimum te beperk.
En die laaste ding. Die syfers wat die skrywer gegee het, moet geensins as die uiteindelike waarheid beskou word nie. Die gegewens oor die eienskappe van plofstof in verskillende bronne verskil en soms baie sterk. Dit is begryplik: die eienskappe van ammunisie hang baie af van die "bemarkbare" tipe daarvan, die teenwoordigheid / afwesigheid van vreemde stowwe, die bekendstelling van stabiliseerders, sintesemodusse en vele ander faktore. Die metodes om die eienskappe van plofstof te bepaal, word ook nie deur uniformiteit onderskei nie (hoewel daar meer standaardisering sal wees) en dit het ook nie 'n spesiale reproduksiebaarheid nie.
BB klassifikasie
Afhangende van die tipe ontploffing en sensitiwiteit vir eksterne invloede, word alle plofstof in drie hoofgroepe verdeel:
1. Begin BB.
2. Skiet plofstof.
3. Gooi plofstof.
Begin BB. Hulle is baie sensitief vir eksterne invloede. Die res van hul eienskappe is gewoonlik laag. Maar hulle het 'n waardevolle eienskap - hul ontploffing (ontploffing) het 'n ontploffingseffek op ontploffing en dryf van plofstof, wat gewoonlik glad nie sensitief is vir ander soorte eksterne invloede nie of 'n baie lae sensitiwiteit het. Daarom word aanvanklike stowwe slegs gebruik om die ontploffing van ontploffing of voortdryf van plofstof op te wek. Om die veiligheid van die gebruik van aanvangsplofstof te verseker, word dit verpak in beskermende toestelle (kapsule, kapsulehuls, ontstekingsdop, elektriese ontsteker, lont). Tipiese verteenwoordigers van die aanvang van plofstof: kwik fulminaat, loodasied, tenres (TNPC).
Skiet plofstof. Dit is eintlik waaroor hulle sê en skryf. Hulle rus skulpe, myne, bomme, vuurpyle, landmyne toe; hulle blaas brûe, motors, sakemanne op …
Ontploffingsstof word in drie groepe verdeel volgens hul plofbare eienskappe:
- verhoogde krag (verteenwoordigers: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- normale krag (verteenwoordigers: TNT, meliniet, plastiek);
- verminderde krag (verteenwoordigers: ammoniumnitraat en sy mengsels).
Plofstowwe met verhoogde krag is ietwat meer sensitief vir eksterne invloede en daarom word dit meer gereeld gebruik in 'n mengsel met flegmatiseerders (stowwe wat die sensitiwiteit van plofstof verminder) of in 'n mengsel met plofstowwe met normale krag om laasgenoemde se krag te verhoog. Soms word hoëkragplofstof as tussentydse ontstekers gebruik.
Gooi plofstof. Dit is verskillende kruit - swart rokerig, rooklose pyroxylien en nitrogliserien. Dit bevat ook verskillende pirotegniese mengsels vir vuurwerke, seine en aansteekvlamme, skulpe, myne en lugbomme.
Oor swart poeier en Black Berthold
Vir etlike eeue was swart poeier die enigste tipe plofstof wat deur mense gebruik is. Met sy hulp is kanonballe na die vyand gegooi en plofbare skulpe is daarmee gevul. Buskruit is in ondergrondse myne gebruik om die mure van vestings te vernietig om rotse te verpletter.
In Europa het dit bekend geword vanaf die 13de eeu, en nog vroeër in China, Indië en Bisantium. Die eerste opgetekende beskrywing van kruit vir vuurwerke is beskryf deur die Chinese wetenskaplike Sun-Simyao in 682. Maximilianus die Griek (XIII-XIV eeue) in die verhandeling "Book of Lights" beskryf 'n mengsel gebaseer op kaliumnitraat, wat in Bisantium gebruik is as die bekende "Griekse vuur" en bestaan uit 60% nitraat, 20% swael en 20% steenkool.
Die Europese geskiedenis van die ontdekking van kruit begin met 'n Engelsman, Fransiskaanse monnik Roger Bacon, wat in 1242 in sy boek "Liber de Nullitate Magiae" 'n resep gee vir swart poeier vir vuurpyle en vuurwerke (40% soutpeter, 30% steenkool en 30 % swael) en die semi-mitiese monnik Berthold Schwartz (1351). Dit is egter moontlik dat dit een persoon was: die gebruik van skuilname in die Middeleeue was redelik algemeen, net soos die daaropvolgende verwarring met die datering van bronne.
Die eenvoud van die samestelling, die beskikbaarheid van twee van die drie komponente (inheemse swael is nog steeds nie ongewoon in die suidelike streke van Italië en Sicilië nie), die gemak van voorbereiding - dit alles het die kruit 'n triomftog deur die lande van Europa en Asië. Die enigste probleem was om groot hoeveelhede kaliumnitraat te verkry, maar hierdie taak is suksesvol hanteer. Aangesien die enigste bekende neerslag van kaliumnitraat destyds in Indië was (vandaar sy tweede naam - Indiër), is plaaslike produksie in bykans alle lande gevestig. Dit was onmoontlik om hom aangenaam te noem, selfs al was hy optimisties: die grondstowwe vir hom was mis, diere se ingewande, urine en dierehare. Die minste onaangename bestanddele in hierdie onwelriekende en sterk vuil mengsel was kalk en potas. Al hierdie rykdom word etlike maande lank in kuile gestort, waar dit onder die invloed van azotobakterieë gegis het. Die vrygestelde ammoniak is geoksideer tot nitrate, wat uiteindelik die gesogte nitraat gegee het, wat geïsoleer en gesuiwer is deur herkristallisasie - ek sal ook sê dat dit nie die aangenaamste is nie. Soos u kan sien, is daar niks besonder ingewikkeld in die proses nie, die grondstowwe is redelik bekostigbaar en die beskikbaarheid van kruit het ook gou universeel geword.
Swart (of rokerige) kruit was destyds 'n universele plofstof. Nie wankelrig of rol nie, dit is baie jare lank gebruik as 'n projektiel en as 'n vulsel vir die eerste bomme - die prototipes van moderne ammunisie. Tot aan die einde van die eerste derde van die 19de eeu het buskruit volledig aan die behoeftes van vooruitgang voldoen. Maar die wetenskap en nywerheid het nie stilgestaan nie, en spoedig het dit nie meer aan die destydse vereistes voldoen nie, omdat dit klein was. Die einde van die kruitmonopolie kan toegeskryf word aan die 70's van die 17de eeu, toe A. Lavoisier en C. Berthollet die produksie van bertholletsout gebaseer op kaliumchloraat wat deur Berthollet (bertholletsout) ontdek is, gereël het.
Die geskiedenis van Berthollet se sout kan teruggevoer word na die oomblik toe Claude Berthollet die eienskappe van chloor bestudeer het wat onlangs deur Carl Scheele ontdek is. Deur chloor deur 'n warm gekonsentreerde oplossing van kaliumhidroksied te voer, het Berthollet 'n nuwe stof verkry, later deur chemici kaliumchloraat genoem, en nie deur chemici nie - Berthollet -sout. Dit het in 1786 gebeur. En hoewel die duiwelsout nooit 'n nuwe plofstof geword het nie, vervul dit sy rol: eerstens was dit 'n aansporing om nuwe plaasvervangers vir die afgeleefde "god van oorlog" te soek, en tweedens het dit die stigter geword van nuwe soorte plofstof - inisieerders.
Ontplofbare olie
En in 1846 stel aptekers twee nuwe plofstof voor - pyroxylin en nitroglycerine. In Turyn het die Italiaanse apteker Ascagno Sobrero ontdek dat dit genoeg is om gliserien met salpetersuur (nitrasie) te behandel om 'n olierige deursigtige vloeistof te vorm - nitrogliserien. Die eerste gedrukte verslag oor hom is op 15 Februarie 1847 in die tydskrif L'Institut (XV, 53) gepubliseer, en dit verdien 'n paar aanhalings. Die eerste deel sê:
“Ascagno Sobrero, professor in tegniese chemie van Turyn, in 'n brief wat deur prof. Peluzom, berig dat hy al lank plofstof ontvang deur die werking van salpetersuur op verskillende organiese stowwe, naamlik rietsuiker, wink, dextriet, melksuiker, ens. Sobrero het ook die effek van 'n mengsel van salpetersuur en swaelsuur op gliserien bestudeer, en ondervinding het hom getoon dat 'n stof verkry word, soortgelyk aan ratelende katoen …"
Verder is daar 'n beskrywing van die nitrasie-eksperiment, slegs interessant vir organiese chemici (en selfs dan slegs uit 'n historiese oogpunt), maar ons sal slegs een kenmerk noem: nitro-derivate van sellulose, sowel as hul vermoë om te ontplof, was toe al redelik bekend [11].
Nitrogliserien is een van die kragtigste en sensitiefste plofstof en vereis spesiale sorg en aandag wanneer dit hanteer word.
1. Gevoeligheid: kan ontplof deur 'n koeëlskoot te skiet. Gevoeligheid vir stoot met 'n kettlebell van 10 kg wat van 'n hoogte van 25 cm af val - 100%. Verbranding verander in ontploffing.
2. Energie van plofbare transformasie - 5300 J / kg.
3. Spoed van ontploffing: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Eksplosiwiteit: 360-400 kubieke meter. kyk [6].
Die moontlikheid om nitrogliserien te gebruik, is getoon deur die beroemde Russiese chemikus N. N. Zinin, wat in die Krimoorlog in 1853-1855 saam met die militêre ingenieur V. F. Petrushevsky 'n groot hoeveelheid nitrogliserien vervaardig het.
Professor aan die Universiteit van Kazan N. N. Zinin
Militêre ingenieur V. F. Petrusjevski
Maar die duiwel wat in nitrogliserien woon, was kwaai en opstandig. Dit blyk dat die sensitiwiteit van hierdie stof vir eksterne invloede slegs effens minderwaardig is as dié van plofbare kwik. Dit kan reeds ontplof op die oomblik van nitrasie, dit kan nie geskud, verhit en afgekoel of blootgestel word aan die son nie. Dit kan ontplof tydens berging. En as jy dit met 'n vuurhoutjie aan die brand steek, kan dit redelik rustig brand …
En tog was die behoefte aan kragtige plofstof teen die middel van die 19de eeu reeds so groot dat, ondanks talle ongelukke, nitrogliserien wyd gebruik word by skietwerk.
Pogings om die bose duiwel hok te slaan, is deur baie onderneem, maar die heerlikheid van die tamer het Alfred Nobel oorgegaan. Die ups en downs van hierdie pad, sowel as die lot van die opbrengs uit die verkoop van hierdie stof, is algemeen bekend, en die skrywer beskou dit as onnodig om in hul besonderhede in te gaan.
Word 'in die porieë van 'n inerte vulstof' ingedruk '(en 'n paar dosyne stowwe is as sodanig probeer, waarvan die beste infusoriese aarde was - poreuse silikaat, waarvan 90% op die porieë val wat nitroglycerien gulsig kan absorbeer), nitrogliserien het baie meer "tegemoetkomend" geraak en byna al sy vernietigende krag by hom gehou. Soos u weet, gee Nobel hierdie mengsel, wat soos turf lyk, die naam "dinamiet" (van die Griekse woord "dinos" - sterkte). Die ironie van die noodlot: 'n jaar nadat Nobel 'n patent ontvang het vir die vervaardiging van dinamiet, meng Petrushevsky heeltemal onafhanklik nitrogliserien met magnesia en ontvang plofstof, later 'Russiese dinamiet' genoem.
Nitrogliserien (meer spesifiek, gliserien trinitraat) is 'n volledige ester van gliserien en salpetersuur. Dit word gewoonlik verkry deur gliserien te behandel met 'n swaelsuur -salpetersuurmengsel (in chemiese taal - die veresteringsreaksie):
Die ontploffing van nitrogliserien gaan gepaard met die vrystelling van 'n groot hoeveelheid gasvormige produkte:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Verestering verloop opeenvolgend in drie fases: in die eerste word gliserolmononitraat verkry, in die tweede - gliseroldinitraat, en in die derde - gliseroltrinitraat. Vir 'n meer volledige opbrengs van nitrogliserien word 'n oormaat salpetersuur van 20% meer as die teoreties benodigde hoeveelheid geneem.
Die nitrasie is uitgevoer in porseleinpotte of gesoldeerde loodvate in 'n bad yswater. Ongeveer 700 g nitrogliserien is in een keer verkry, en gedurende 'n uur word sulke operasies in 3-4 uitgevoer.
Maar die groeiende behoeftes het hul eie aanpassings gemaak in die tegnologie vir die vervaardiging van nitrogliserien. Met verloop van tyd (in 1882) is 'n tegnologie ontwikkel vir die vervaardiging van plofstof in nitrate. In hierdie geval is die proses in twee fases verdeel: in die eerste fase is gliserien gemeng met die helfte van die hoeveelheid swaelsuur, en dus word die meeste vrygestelde hitte benut, waarna 'n klaargemaakte mengsel van salpetersuur en swaelsuur is in dieselfde vaartuig ingebring. Dit was dus moontlik om die grootste probleem te vermy: oormatige oorverhitting van die reaksiemengsel. Roer word uitgevoer met saamgeperste lug by 'n druk van 4 atm. Die produktiwiteit van die proses is 100 kg gliserien in 20 minute by 10 - 12 grade.
As gevolg van die verskillende soortlike gewig van nitrogliserien (1, 6) en afval suur (1, 7), versamel dit van bo met 'n skerp koppelvlak. Na nitrasie word nitrogliserien met water gewas, dan uit suurreste met soda gewas en weer met water gewas. Meng in alle stadiums van die proses met perslucht. Droging word uitgevoer deur filtrasie deur 'n laag ontkalkte tafelsout [9].
Soos u kan sien, is die reaksie redelik eenvoudig (onthou die golf van terrorisme aan die einde van die 19de eeu, opgewek deur "bomwerpers" wat die eenvoudige wetenskap van toegepaste chemie bemeester het) en behoort tot die aantal "eenvoudige chemiese prosesse" (A. Stetbacher). Byna elke hoeveelheid nitrogliserien kan in die eenvoudigste omstandighede gemaak word (dit is nie veel makliker om swart poeier te maak nie).
Die verbruik van reagense is soos volg: om 150 ml nitrogliserien te verkry, moet u: 116 ml gliserien neem; 1126 ml gekonsentreerde swaelsuur;
649 ml salpetersuur (ten minste 62% konsentrasie).
Dinamiet in oorlog
Dinamiet is die eerste keer gebruik in die Frans-Pruisiese oorlog van 1870-1871: Pruisiese sappers het Franse versterkings met dinamiet opgeblaas. Maar die veiligheid van die dinamiet was relatief. Die weermag het dadelik agtergekom dat dit nie erger as sy stamvader ontplof as dit deur 'n koeël geskiet word nie, en dat verbranding in sekere gevalle 'n ontploffing word.
Maar die versoeking om kragtige ammunisie te bekom, was onweerstaanbaar. Deur taamlik gevaarlike en komplekse eksperimente was dit moontlik om uit te vind dat dinamiet nie sal ontplof as die vragte nie onmiddellik, maar geleidelik toeneem, en die versnelling van die projektiel binne veilige perke hou.
Die oplossing vir die probleem op tegniese vlak is gesien in die gebruik van saamgeperste lug. In Junie 1886 het luitenant Edmund Ludwig G. Zelinsky van die 5de artillerieregiment van die Amerikaanse weermag die oorspronklike Amerikaanse ingenieurswese ontwerp getoets en verfyn. 'N Pneumatiese kanon met 'n kaliber van 380 mm en 'n lengte van 15 m met behulp van lug wat tot 140 atm saamgeperste is, kan projektiele met 'n lengte van 3,35 m van 227 kg dinamiet op 1800 mA projektiellengte van 1,83 m met 51 kg dinamiet en al 5 duisend m
Die dryfkrag is verskaf deur twee silinders saamgeperste lug, en die boonste is met 'n buigsame slang aan die werktuig gekoppel. Die tweede silinder was 'n reservaat om die boonste te voer, en die druk daarin is gehandhaaf met behulp van 'n stoompomp wat in die grond begrawe is. Die dinamiet -gelaaide projektiel was gevorm soos 'n pyl - 'n artillerie -pyl - en het 'n 50 -pond kernkop.
Die hertog van Cambridge het die weermag beveel om so 'n stelsel in Milford Haven te toets, maar die geweer het byna al die ammunisie opgebruik voordat dit uiteindelik die teiken getref het, wat egter baie effektief vernietig is. Amerikaanse admirale was verheug oor die nuwe kanon: in 1888 is geld vrygestel om 250 dinamietgewere vir kusartillerie te maak.
In 1885 het Zelinsky die Pneumatic Gun Company gestig om pneumatiese gewere met dinamietdoppe in die weermag en vloot bekend te stel. Sy eksperimente het daartoe gelei dat lugpistole as 'n belowende nuwe wapen gepraat word. Die Amerikaanse vloot het selfs in 1888 die Vesuvius-dinamietkruiser van 944 ton gebou, gewapen met drie van hierdie 381 mm-gewere.
Diagram van die "dinamiet" kruiser "Vesuvius"
[middel]
En so het sy stilstaande wapens gelyk[/middel]
Maar 'n vreemde ding: na 'n paar jaar het entoesiasme plek gemaak vir teleurstelling. 'Tydens die Spaans-Amerikaanse oorlog', het die Amerikaanse artilleriste hieroor gesê, 'het hierdie gewere nooit die regte plek getref nie.' En hoewel dit nie net oor die gewere gegaan het nie, maar ook oor die vermoë van die artilleriste om akkuraat te skiet en die stewige bevestiging van die gewere, het hierdie stelsel nie verdere ontwikkeling gekry nie.
In 1885 het Holland die lugkanon van Zelinsky op sy duikboot nr. 4 geïnstalleer. Die saak het egter nie tot die praktiese toetse gekom nie, tk. die boot het 'n ernstige ongeluk opgedoen tydens die lanseer.
In 1897 herbewapen Holland sy duikboot nr. 8 met 'n nuwe Zelinsky-kanon. Die bewapening het bestaan uit 'n 18-duim (457 mm) boog-torpedobuis met drie Whitehead-torpedo's, asook 'n Zelinsky-agterweergeweer vir dinamietdoppe (7 rondes van 100,7 kg elk). As gevolg van die te kort loop, beperk deur die grootte van die boot, het hierdie geweer egter 'n kort skietbaan gehad. Na praktiese skietery het die uitvinder dit in 1899 afgetakel.
In die toekoms het nóg Holland, nóg ander ontwerpers gewere (toestelle) geïnstalleer vir die afvuur van myne en dinamietdoppe op hul duikbote. Dus die gewere van Zelinsky onmerkbaar, maar vinnig verlaat die verhoog [12].
Broers en susters van nitrogliserien
Vanuit 'n chemiese oogpunt is gliserien die eenvoudigste verteenwoordiger van die klas trihidriese alkohole. Daar is sy diatomiese analoog - etileenglikol. Is dit 'n wonder dat chemici, nadat hulle kennis gemaak het met nitrogliserien, hulle aandag gevestig het op etileenglikol in die hoop dat dit makliker sou wees om te gebruik.
Maar ook hier het die duiwel van plofstof sy wispelturige karakter getoon. Die kenmerke van dinitroetileenglikol (hierdie plofstof het nooit sy eie naam gekry nie) was nie veel anders as nitrogliserien nie:
1. Gevoeligheid: ontploffing wanneer 'n vrag van 2 kg van 'n hoogte van 20 cm val; gevoelig vir wrywing, vuur.
2. Energie van plofbare transformasie - 6900 J / kg.
3. Spoed van ontploffing: 7200 m / s.
4. Brisance: 16,8 mm.
5. Hoë plofbaarheid: 620-650 kubieke meter. cm.
Dit is die eerste keer deur Henry verkry in 1870. Dit word verkry deur noukeurige nitrering van etileenglikol volgens 'n prosedure soortgelyk aan die bereiding van nitrogliserien (nitreermengsel: H2SO4 - 50%, HNO3 - 50%; verhouding - 1 tot 5 t.o.v. etileenglikol).
Die nitreringsproses kan teen 'n laer temperatuur uitgevoer word, wat 'n aanleg tot 'n hoër opbrengs [7, 8] is.
Ondanks die feit dat die sensitiwiteit van DNEG oor die algemeen effens laer was as die van NG, het die gebruik daarvan geen noemenswaardige voordele beloof nie. As ons hierby 'n hoër onbestendigheid as die van NG en 'n laer beskikbaarheid van grondstowwe byvoeg, word dit duidelik dat hierdie pad ook nêrens gelei het nie.
Hy blyk egter ook nie heeltemal nutteloos te wees nie. Aanvanklik is dit gebruik as 'n toevoeging tot dinamiet, tydens die Tweede Wêreldoorlog, as gevolg van die gebrek aan gliserien, is dit gebruik as 'n plaasvervanger vir nitrogliserien in rooklose poeiers. Sulke poeiers het 'n kort rakleeftyd as gevolg van die onbestendigheid van DNEG, maar in oorlogstoestande het dit nie veel saak gemaak nie: niemand sou dit lank stoor nie.
Christian Schönbein Voorskoot
Dit is nie bekend hoeveel tyd die weermag sou spandeer het om maniere te soek om nitroglycerien te kalmeer as industriële tegnologie teen die einde van die 19de eeu nie aangebreek het nie. Die geskiedenis van sy voorkoms is kortliks soos volg [16].
In 1832 het die Franse chemikus Henri Braconneau ontdek dat wanneer stysel en houtvesels met salpetersuur behandel word, 'n onstabiele, brandbare en plofbare materiaal gevorm word, wat hy xyloidien genoem het. Die saak was weliswaar beperk tot die boodskap oor hierdie ontdekking. Ses jaar later, in 1838, het 'n ander Franse chemikus, Théophile-Jules Pelouse, papier en karton op 'n soortgelyke manier verwerk en 'n soortgelyke materiaal vervaardig, wat hy nitramidien genoem het. Wie sou dan gedink het, maar die rede vir die onmoontlikheid om nitramidien vir tegniese doeleindes te gebruik, was juis die lae stabiliteit daarvan.
In 1845 het die Switserse chemikus Christian Friedrich Schönbein (wat teen daardie tyd beroemd geraak het vir die ontdekking van osoon) eksperimente in sy laboratorium gedoen. Sy vrou het hom ten strengste verbied om sy flesse kombuis toe te bring, en hy was haastig om die eksperiment by haar afwesigheid te voltooi - en het 'n bietjie bytende mengsel op die tafel gemors. In 'n poging om 'n skandaal te vermy, het hy dit in die beste tradisies van Switserse akkuraatheid met sy werkskort afgevee, want daar was nie te veel mengsels nie. Toe, ook in die tradisie van Switserse spaarsaamheid, was hy die voorskoot met water en hang dit oor die stoof om droog te word. Hoe lank of kort dit daar gehang het, die geskiedenis is stil, maar dat dit na die droog skielik verdwyn het, dit is beslis bekend. Boonop het hy nie stilweg in Engels verdwyn nie, maar luidrugtig, kan 'n mens selfs betowerend sê: blitsvinnig en 'n harde klap van 'n ontploffing. Maar dit is wat Schönbein se aandag getrek het: die ontploffing het plaasgevind sonder die geringste rook!
En hoewel Schönbein nie die eerste was wat nitrocellulose ontdek het nie, was dit hy wat bestem was om 'n gevolgtrekking te maak oor die belangrikheid van die ontdekking. Destyds word swart poeier in artillerie gebruik, die roet waaruit die gewere besoedel is dat hulle tussen die skote skoongemaak moet word, en nadat die eerste sarsies so 'n rookgordyn ontstaan het dat hulle byna blindelings moes veg. Nodeloos om te sê, die rookwolkies het die ligging van die batterye perfek aangedui. Die enigste ding wat die lewe verhelder het, was die besef dat die vyand in dieselfde posisie was. Daarom het die weermag met entoesiasme gereageer op die plofstof, wat baie minder rook gee, en dit is ook sterker as swart poeier.
Nitrocellulose, sonder die tekortkominge van swart poeier, het die produksie van rooklose poeier moontlik gemaak. En in die tradisies van daardie tyd het hulle besluit om dit sowel as 'n dryfmiddel as 'n plofstof te gebruik. In 1885, na talle eksperimentele werke, het die Franse ingenieur Paul Viel etlike kilogram pyroxylin -afskilfer poeier ontvang en getoets, genaamd kruit "B" - die eerste rooklose poeier. Toetse het die voordele van die nuwe dryfmiddel bewys.
Dit was egter nie maklik om die produksie van groot hoeveelhede nitrocellulose vir militêre behoeftes vas te stel nie. Nitrocellulose was te ongeduldig om te wag vir gevegte en fabrieke vlieg gewoonlik met benydenswaardige gereeldheid in die lug, asof dit met nitrogliserienproduksie meeding. Die ontwikkeling van die tegnologie vir die industriële produksie van pyroxylien moes hindernisse oorkom soos geen ander plofstof nie. Dit het 'n hele kwarteeu geneem om 'n aantal werke deur navorsers uit verskillende lande uit te voer totdat hierdie oorspronklike veselagtige plofstof geskik geword het vir gebruik en totdat talle middele en metodes gevind is wat op een of ander manier teen ontploffing tydens langdurige berging van die produk gewaarborg is. Die uitdrukking "op enige manier" is nie 'n literêre instrument nie, maar 'n weerspieëling van die moeilikheid wat chemici en tegnoloë ondervind het om stabiliteitskriteria te definieer. Daar was geen vaste oordeel oor die benaderings om die stabiliteitskriteria te bepaal nie, en met die verdere uitbreiding van die omvang van die gebruik van hierdie plofstof, het konstante ontploffings meer en meer geheimsinnige kenmerke in die gedrag van hierdie eienaardige komplekse eter onthul. Eers in 1891 het James Dewar en Frederick Abel daarin geslaag om 'n veilige tegnologie te vind.
Die vervaardiging van pyroxilien verg 'n groot aantal hulpapparate en 'n lang tegnologiese proses, waarin alle operasies ewe sorgvuldig en deeglik uitgevoer moet word.
Die aanvanklike produk vir die vervaardiging van pyroxylien is sellulose, waarvan katoen die beste verteenwoordiger is. Natuurlike suiwer sellulose is 'n polimeer wat bestaan uit glukosereste, wat 'n naaste verwant is van stysel: (C6H10O5) n. Boonop kan afval van papiermeulens uitstekende grondstowwe lewer.
Veselnitrasie is in die 60's van die 19de eeu op industriële skaal bemeester en is in keramiekpotte uitgevoer met verdere sentrifuge. Teen die einde van die eeu is hierdie primitiewe metode egter vervang deur Amerikaanse tegnologie, hoewel dit tydens die Eerste Wêreldoorlog herleef het vanweë die lae koste en eenvoud (meer presies, primitivisme).
Verfynde katoen word in 'n nitrator gelaai, 'n nitreermengsel (HNO3 - 24%, H2SO4 - 69%, water - 7%) word bygevoeg op grond van 15 kg vesel, 900 kg van die mengsel, wat 'n opbrengs van 25 kg pyroxylien lewer.
Die nitrate is verbind met batterye, bestaande uit vier reaktore en een sentrifuge. Die nitrate word gelaai met 'n tydsinterval (ongeveer 40 minute) gelyk aan die ekstraksietyd, wat die kontinuïteit van die proses verseker.
Pyroxylin is 'n mengsel van produkte met verskillende mate van sellulose -nitrasie. Pyroxylin, verkry deur die gebruik van fosforsuur in plaas van swaelsuur, is hoogs stabiel, maar hierdie tegnologie het nie wortel geskiet nie weens die hoër koste en laer produktiwiteit.
Die geperste pyroxilien het die eienskap van selfontbranding en moet bevochtig word. Die water wat gebruik word vir die was en stabilisering van pyroxylien, mag geen alkaliese middels bevat nie, aangesien die produkte van alkaliese vernietiging outokalisators is. Uiteindelike droging tot die vereiste voginhoud word verkry deur te spoel met absolute alkohol.
Maar natgemaakte nitrocellulose is ook nie vry van probleme nie: dit is vatbaar vir besmetting deur mikroörganismes wat vorm veroorsaak. Beskerm dit deur die oppervlak te was. Die finale produk het die volgende eienskappe:
1. Die sensitiwiteit van pyroxylien is baie afhanklik van humiditeit. Droë (3 - 5% vog) ontbrand maklik as gevolg van 'n oop vlam of aanraking van 'n warm metaal, boor, wrywing. Dit ontplof as 'n vrag van 2 kg van 'n hoogte van 10 cm val. As die humiditeit styg, neem die sensitiwiteit af en by 50% water verdwyn die ontploffingsvermoë.
2. Energie van plofbare transformasie - 4200 MJ / kg.
3. Spoed van ontploffing: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Hoë plofbaarheid: 240 kubieke meter. cm.
En tog, ondanks die tekortkominge, was die chemies meer stabiele pyroxylien meer geskik vir die weermag as nitrogliserien en dinamiet, maar die sensitiwiteit daarvan kon aangepas word deur die voginhoud daarvan te verander. Daarom het geperste pyroxilien wyd begin gebruik vir die toerusting van kernkoppe van myne en skulpe, maar met verloop van tyd het hierdie ongeëwenaarde produk plek gemaak vir nitreerde derivate van aromatiese koolwaterstowwe. Nitrocellulose het gebly as 'n dryfstof, maar as 'n plofstof het dit vir ewig teruggetrek [9].
Vlugtige jellie en nitrogliserien buskruit
'Swart poeier … verteenwoordig al die moontlikhede van verdere verbetering - deur die wetenskaplike studie van die onsigbare verskynsels wat tydens die verbranding daarvan voorkom. Rooklose buskruit is 'n nuwe skakel tussen die mag van lande en hul wetenskaplike ontwikkeling. Om hierdie rede, as een van die krygers van die Russiese wetenskap, durf ek in my afnemende krag en jare nie die take van rooklose buskruit analiseer nie …"
Die leser, selfs 'n bietjie bekend met die geskiedenis van chemie, het waarskynlik al geraai wie se woorde dit is - die briljante Russiese chemikus D. I. Mendeleev.
Mendeleev het in die laaste jare van sy lewe baie moeite en aandag bestee aan porrocheliy as 'n veld van chemiese kennis - in 1890-1897. Maar, soos altyd, is die aktiewe fase van ontwikkeling voorafgegaan deur 'n tydperk van refleksie, opeenhoping en sistematisering van kennis.
Dit het alles begin met die feit dat die onvermoeide Alfred Nobel in 1875 nog 'n ontdekking gemaak het: 'n plastiese en elastiese vaste oplossing van nitrocellulose in nitrogliserien. Dit het die vaste vorm, hoë digtheid, vormvorming, gekonsentreerde energie en ongevoeligheid vir hoë atmosferiese humiditeit baie suksesvol gekombineer. Die jellie, wat heeltemal in koolstofdioksied, stikstof en water verbrand is, bestaan uit 8% dinitrocellulose en 92% nitrogliserien.
Anders as die techie Nobel, het D. I. Mendeleev het uit 'n suiwer wetenskaplike benadering gegaan. Op grond van sy navorsing het hy 'n heeltemal definitiewe en chemies streng gegronde idee gestel: die benodigde stof tydens verbranding moet 'n maksimum gasvormige produkte per gewigseenheid vrystel. Uit 'n chemiese oogpunt beteken dit dat daar genoeg suurstof in hierdie verbinding moet wees om koolstof heeltemal in gasoksied, waterstof in water en die oksiderende vermoë om energie vir hierdie hele proses te verskaf, te omskep. 'N Gedetailleerde berekening het gelei tot die formule van die volgende samestelling: C30H38 (NO2) 12O25. As u brand, moet u die volgende kry:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Dit is nie 'n maklike taak om 'n doelgerigte sintese-reaksie van 'n stof van so 'n samestelling uit te voer nie, selfs tans, daarom is in die praktyk 'n mengsel van 7-10% nitrocellulose en 90-93% nitroglycerien gebruik. Die persentasie stikstofinhoud is ongeveer 13, 7%, wat hierdie syfer vir pyrocollodia effens oorskry (12, 4%). Die operasie is nie besonder moeilik nie, vereis nie die gebruik van komplekse toerusting nie (dit word uitgevoer in die vloeibare fase) en verloop onder normale omstandighede.
In 1888 het Nobel 'n patent gekry vir kruit gemaak van nitrogliserien en kolloksilien (vesel met lae nitraat), genaamd pyroxylin, rookloos kruit. Hierdie komposisie is tot dusver feitlik onveranderd onder verskillende tegniese name, waarvan die bekendste kordiet en ballistiet is. Die belangrikste verskil is in die verhouding tussen nitrogliserien en pyroksilien (in kordiet is dit hoër) [13].
Hoe hou hierdie plofstof met mekaar verband? Kom ons kyk na die tafel:
Tabel 1.
BB …… Gevoeligheid…. Energie… Spoed …… Brisance… Hoog plofbaarheid
……… (kg / cm /% van ontploffings)….eksplosie….detonasie
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
Die eienskappe van alle plofstof is baie dieselfde, maar die verskil in fisiese eienskappe het verskillende nisse van die toepassing daarvan bepaal.
Soos ons reeds gesien het, het nitrogliserien of pyroxilien die weermag tevrede gestel met hul karakter. Die rede vir die lae stabiliteit van hierdie stowwe, lyk my, lê op die oppervlak. Beide verbindings (of drie -telling en dinitro -etileenglikol) is verteenwoordigers van die eterklas. En die estergroep is geensins een van die leiers in chemiese weerstand nie. Sy kan eerder onder die buitestaanders gevind word. Die nitrogroep, wat stikstof bevat in 'n taamlik vreemde oksidasietoestand van +5 daarvoor, is ook nie 'n model van stabiliteit nie. Die simbiose van hierdie sterk oksideermiddel met so 'n goeie reduseermiddel as die hidroksielgroep van alkohole lei onvermydelik tot 'n aantal negatiewe gevolge, waarvan die mees onaangename grilligheid in die toepassing is.
Waarom het aptekers en die weermag soveel tyd daaraan bestee? Soos dit lyk, het baie en baie gewen. Die weermag - die hoë krag en beskikbaarheid van grondstowwe, wat die gevegsdoeltreffendheid van die weermag verhoog het en dit ongevoelig gemaak het vir aflewering tydens oorlog. Tegnoloë - ligte sintetiese toestande (hoef nie hoë temperature en verhoogde druk te gebruik nie) en tegnologiese gemak (ondanks die multi -stadium prosesse, verloop alle reaksies in een reaksievolume en hoef nie tussenprodukte te isoleer nie).
Die praktiese opbrengste van produkte was ook redelik hoog (tabel 2), wat nie dringend noodsaaklike bronne van groot hoeveelhede goedkoop salpetersuur moes soek nie (die probleem met swaelsuur is baie vroeër opgelos).
Tabel 2.
BB …… Verbruik van reagense per 1 kg….. Aantal fases…. Aantal uitgestraalde produkte
……… Salpetersuur.. Swawelsuur
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16, 5 …………..16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
Die situasie het dramaties verander toe nuwe inkarnasies van die duiwel van plofstof op die toneel verskyn: trinitrofenol en trinitrotolueen.
(Vervolg)
