Νιτρικά στον πόλεμο. Μέρος Ι. Από τον Sun-Simyao και τον Berthold Schwartz στο D.I. Μεντελέεφ
Πραγματικά, ο διάβολος κάθεται σε εκρηκτικά, έτοιμος ανά πάσα στιγμή να αρχίσει να καταστρέφει και να σπάει τα πάντα γύρω. Η διατήρηση αυτού του πλάσματος της κόλασης υπό έλεγχο και η απελευθέρωσή του μόνο όταν απαιτείται είναι το κύριο πρόβλημα που πρέπει να λύσουν οι χημικοί και οι πυροτεχνουργοί κατά τη δημιουργία και τη χρήση εκρηκτικών. ΣΤΟ ιστορία η δημιουργία και ανάπτυξη εκρηκτικών (εκρηκτικών), καθώς σε μια σταγόνα νερού προβάλλεται η ιστορία της ανάδυσης, ανάπτυξης και θανάτου κρατών και αυτοκρατοριών.
Προετοιμάζοντας σχέδια μαθήματος, ο συγγραφέας παρατήρησε επανειλημμένα ότι οι χώρες των οποίων οι ηγέτες έδωσαν άγρυπνη προσοχή στην ανάπτυξη των επιστημών και πάνω απ 'όλα στη φυσική τριάδα των μαθηματικών - φυσικής - χημείας - έφτασαν σε ύψη στην ανάπτυξή τους. Εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η ταχεία άνοδος στην παγκόσμια σκηνή της Γερμανίας, η οποία σε μισό αιώνα έκανε ένα άλμα από την ένωση ανόμοιων κρατών, μερικά από τα οποία ακόμη και σε έναν λεπτομερή χάρτη της Ευρώπης ήταν δύσκολο να φανούν χωρίς «λεπτή εμβέλεια». , σε μια αυτοκρατορία που έπρεπε να υπολογιστεί για ενάμιση αιώνα. Χωρίς να μειώνω τα πλεονεκτήματα του μεγάλου Βίσμαρκ σε αυτή τη διαδικασία, θα παραθέσω τη φράση του, που είπε μετά τη νικηφόρα κατάληξη του Γαλλοπρωσικού πολέμου: «Αυτόν τον πόλεμο τον κέρδισε ένας απλός Γερμανός δάσκαλος». Είναι η χημική πτυχή της αύξησης της μαχητικής ικανότητας του στρατού και του κράτους στην οποία ο συγγραφέας θα ήθελε να αφιερώσει την κριτική του, όπως πάντα, χωρίς καμία αξίωση για την αποκλειστικότητα της γνώμης του.
Κατά τη δημοσίευση του άρθρου, ο συγγραφέας σκόπιμα, όπως και ο Ιούλιος Βερν, αποφεύγει να προσδιορίσει συγκεκριμένες τεχνολογικές λεπτομέρειες και εστιάζει την προσοχή του σε αμιγώς βιομηχανικές μεθόδους απόκτησης εκρηκτικών. Αυτό οφείλεται όχι μόνο στο κατανοητό αίσθημα ευθύνης του επιστήμονα για τα αποτελέσματα της δουλειάς του (είτε είναι πρακτικό είτε δημοσιογραφικό), αλλά και στο γεγονός ότι το αντικείμενο της μελέτης είναι το ερώτημα «Γιατί ήταν όλα έτσι και όχι αλλιώς». , και όχι «Ποιος ήταν ο πρώτος που το έλαβε;» ουσία».
Επιπλέον, ο συγγραφέας ζητά συγγνώμη από τους αναγνώστες για την αναγκαστική χρήση χημικών όρων - ιδιοτήτων της επιστήμης (όπως δείχνει η δική του παιδαγωγική εμπειρία, όχι η πιο αγαπημένη από τους μαθητές). Συνειδητοποιώντας ότι είναι αδύνατο να γράψουμε για χημικά χωρίς να αναφέρουμε χημικούς όρους, ο συγγραφέας θα προσπαθήσει να ελαχιστοποιήσει το τεχνικό λεξιλόγιο.
Και το τελευταίο. Τα αριθμητικά δεδομένα που δίνει ο συγγραφέας δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να θεωρούνται η απόλυτη αλήθεια. Τα δεδομένα για τα χαρακτηριστικά των εκρηκτικών σε διαφορετικές πηγές διαφέρουν και μερικές φορές αρκετά έντονα. Αυτό είναι κατανοητό: τα χαρακτηριστικά των πυρομαχικών εξαρτώνται πολύ σημαντικά από την "εμπορευματική" τους εμφάνιση, την παρουσία / απουσία ξένων ουσιών, την εισαγωγή σταθεροποιητών, τους τρόπους σύνθεσης και πολλούς άλλους παράγοντες. Οι μέθοδοι για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των εκρηκτικών δεν διαφέρουν επίσης ως προς τη μονοτονία (αν και θα υπάρχει απλώς περισσότερη τυποποίηση εδώ) και επίσης δεν πάσχουν από ειδική αναπαραγωγιμότητα.
Ταξινόμηση BB
Ανάλογα με τον τύπο της έκρηξης και την ευαισθησία στις εξωτερικές επιδράσεις, όλα τα εκρηκτικά χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες:
1. Ενεργοποίηση εκρηκτικών.
2. Εκρηκτικά Brisant.
3. Ρίψη εκρηκτικών.
Ενεργοποίηση εκρηκτικών. Είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις εξωτερικές επιρροές. Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά τους είναι συνήθως χαμηλά. Αλλά έχουν μια πολύτιμη ιδιότητα - η έκρηξή τους (έκρηξη) έχει μια επίδραση έκρηξης στην ανατίναξη και την προώθηση εκρηκτικών, τα οποία συνήθως δεν είναι καθόλου ευαίσθητα σε άλλους τύπους εξωτερικής επιρροής ή έχουν πολύ χαμηλή ευαισθησία. Ως εκ τούτου, οι εκρηκτικές ουσίες χρησιμοποιούνται μόνο για να διεγείρουν την έκρηξη εκρηκτικών εκρηκτικών υλών ανατίναξης ή προώθησης. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της χρήσης εκρηκτικών πυροδότησης, συσκευάζονται σε προστατευτικές συσκευές (αστάρι, θήκη ασταριού, κάλυμμα πυροκροτητή, ηλεκτρικός πυροκροτητής, θρυαλλίδα). Τυπικοί εκπρόσωποι των εκρηκτικών πυροδότησης: κεραυνός υδράργυρος, αζίδιο μολύβδου, τενέρες (TNRS).
Brizantnye VV. Αυτό μάλιστα λένε και γράφουν. Είναι εξοπλισμένα με οβίδες, νάρκες, βόμβες, ρουκέτες, νάρκες ξηράς. ανατινάζουν γέφυρες, αυτοκίνητα, επιχειρηματίες...
Οι εκρηκτικές ύλες χωρίζονται σε τρεις ομάδες ανάλογα με τα εκρηκτικά τους χαρακτηριστικά:
- αυξημένη ισχύς (αντιπρόσωποι: εξογόνο, οκτογόνο, θερμαντικό στοιχείο, τετρύλιο).
- κανονική ισχύς (αντιπρόσωποι: TNT, μελινίτης, πλαστίτης).
- μειωμένη ισχύς (αντιπρόσωποι: νιτρικό αμμώνιο και τα μείγματά του).
Τα εκρηκτικά υψηλής ισχύος είναι κάπως πιο ευαίσθητα στις εξωτερικές επιδράσεις και επομένως χρησιμοποιούνται συχνότερα σε μείγμα με φλεγματιστές (ουσίες που μειώνουν την ευαισθησία των εκρηκτικών) ή σε μείγμα με εκρηκτικά κανονικής ισχύος για αύξηση της ισχύος των τελευταίων. Μερικές φορές εκρηκτικά αυξημένης ισχύος χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσοι πυροκροτητές.
Ρίψη εκρηκτικών. Πρόκειται για διάφορες πυρίτιδα - μαύρη καπνιστή, πυροξυλίνη χωρίς καπνό και νιτρογλυκερίνη. Περιλαμβάνουν επίσης διάφορα πυροτεχνικά μείγματα για πυροτεχνήματα, πυραύλους σήμανσης και φωτισμού, βλήματα φωτισμού, νάρκες, βόμβες.
Σχετικά με τη μαύρη πούδρα και το Black Berthold
Για αρκετούς αιώνες, το μόνο είδος εκρηκτικής ύλης που χρησιμοποιούσε ο άνθρωπος ήταν η μαύρη σκόνη. Με τη βοήθειά του, εκτοξεύτηκαν στον εχθρό βολίδες από κανόνια και με αυτά γέμισαν εκρηκτικές οβίδες. Η πυρίτιδα χρησιμοποιήθηκε σε υπόγεια ορυχεία για να καταστρέψει τα τείχη των φρουρίων, να συνθλίψει βράχους.
Στην Ευρώπη έγινε γνωστός από τον XIII αιώνα και στην Κίνα, την Ινδία και το Βυζάντιο ακόμη νωρίτερα. Η πρώτη καταγεγραμμένη περιγραφή της πυρίτιδας για πυροτεχνήματα περιγράφηκε από τον Κινέζο επιστήμονα Sun-Simyao το 682. Ο Μαξιμιλιανός ο Έλληνας (XIII-XIV αι.) στην πραγματεία "The Book of Fires" περιέγραψε ένα μείγμα με βάση το νιτρικό κάλιο, που χρησιμοποιήθηκε στο Βυζάντιο ως η περίφημη «ελληνική φωτιά» και αποτελείται από 60% άλας, 20% θείο και 20% άνθρακα.
Η ευρωπαϊκή ιστορία της ανακάλυψης της πυρίτιδας ξεκινά με τον Άγγλο, τον Φραγκισκανό μοναχό Roger Bacon, ο οποίος το 1242 στο βιβλίο "Liber de Nullitate Magiae" δίνει μια συνταγή για μαύρη σκόνη για ρουκέτες και πυροτεχνήματα (40% άλας, 30% κάρβουνο και 30% θείο) και ο ημι-μυθικός μοναχός Berthold Schwartz (1351). Ωστόσο, είναι πιθανό να επρόκειτο για ένα άτομο: η χρήση ψευδωνύμων στο Μεσαίωνα ήταν αρκετά συνηθισμένη, όπως και η μετέπειτα σύγχυση με τη χρονολόγηση των πηγών.
Η απλότητα της σύνθεσης, η διαθεσιμότητα δύο από τα τρία συστατικά (το εγγενές θείο δεν είναι ακόμα ασυνήθιστο στις νότιες περιοχές της Ιταλίας και της Σικελίας), η ευκολία προετοιμασίας - όλα αυτά εγγυώνται μια θριαμβευτική πορεία στις χώρες της Ευρώπης και της Ασίας. Το μόνο πρόβλημα ήταν η λήψη νιτρικού καλίου σε μεγάλες ποσότητες, αλλά και αυτό το έργο αντιμετωπίστηκε με επιτυχία. Δεδομένου ότι το μόνο γνωστό κοίτασμα νιτρικού καλίου εκείνη την εποχή βρισκόταν στην Ινδία (εξ ου και το δεύτερο όνομά του - Ινδικό), εγκαταστάθηκε η τοπική παραγωγή σε όλες σχεδόν τις χώρες. Ήταν αδύνατο να το ονομάσουμε ευχάριστο, ακόμη και με ένα σταθερό περιθώριο αισιοδοξίας: οι πρώτες ύλες για αυτό ήταν η κοπριά, τα εντόσθια ζώων, τα ούρα και οι τρίχες ζώων. Τα λιγότερο δυσάρεστα συστατικά σε αυτό το δύσοσμο και πολύ λερωμένο παρασκεύασμα ήταν ο ασβέστης και η ποτάσα. Όλος αυτός ο πλούτος έπεσε σε λάκκους για αρκετούς μήνες, όπου περιπλανήθηκε υπό την επήρεια αζωτοβακτηρίων. Η αμμωνία που απελευθερώθηκε οξειδώθηκε σε νιτρικά άλατα, που τελικά έδωσε το πολυπόθητο άλας, το οποίο απομονώθηκε και καθαρίστηκε με ανακρυστάλλωση - ασχολία, θα πω επίσης, όχι και η πιο ευχάριστη. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερα περίπλοκο στη διαδικασία, οι πρώτες ύλες είναι αρκετά προσιτές και η διαθεσιμότητα πυρίτιδας επίσης σύντομα έγινε καθολική.
Η μαύρη (ή καπνιστή) σκόνη εκείνη την εποχή ήταν ένα παγκόσμιο εκρηκτικό. Ούτε κουνημένο ούτε κυλιόμενο, για πολλά χρόνια χρησιμοποιήθηκε τόσο ως όπλο ρίψης όσο και ως γέμιση για τις πρώτες βόμβες - τα πρωτότυπα των σύγχρονων πυρομαχικών. Μέχρι τα τέλη του πρώτου τρίτου του 70ου αιώνα, η πυρίτιδα ανταποκρίνεται πλήρως στις ανάγκες της προόδου. Όμως η επιστήμη και η βιομηχανία δεν έμειναν στάσιμες και σύντομα έπαψε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της εποχής λόγω της χαμηλής ισχύος της. Το τέλος του μονοπωλίου της πυρίτιδας μπορεί να αποδοθεί στη δεκαετία του 'XNUMX του XNUMXου αιώνα, όταν οι A. Lavoisier και C. Berthollet οργάνωσαν την παραγωγή αλατιού Berthollet με βάση το χλωρικό κάλιο (Berthollet salt) που ανακάλυψε ο Berthollet.
Η ιστορία του αλατιού berthollet μπορεί να ξεκινήσει από τη στιγμή που ο Claude Berthollet μελέτησε τις ιδιότητες του χλωρίου που ανακαλύφθηκε πρόσφατα από τον Karl Scheele. Περνώντας το χλώριο μέσα από ένα ζεστό συμπυκνωμένο διάλυμα υδροξειδίου του καλίου, ο Berthollet έλαβε μια νέα ουσία, που αργότερα ονομάστηκε χλωρικό κάλιο από τους χημικούς και όχι από τους χημικούς - το άλας του Berthollet. Συνέβη το 1786. Και παρόλο που το αλάτι του διαβόλου δεν έγινε νέο εκρηκτικό, εκπλήρωσε το ρόλο του: πρώτον, χρησίμευσε ως κίνητρο για την αναζήτηση νέων υποκατάστατων για τον εξαθλιωμένο «θεό του πολέμου» και δεύτερον, έγινε ο πρόγονος νέων τύπων εκρηκτικών - μύηση.
εκρηκτικό λάδι
Και το 1846, οι χημικοί πρότειναν δύο νέα εκρηκτικά - πυροξυλίνη και νιτρογλυκερίνη. Στο Τορίνο, ο Ιταλός χημικός Ascanio Sobrero ανακάλυψε ότι αρκούσε η επεξεργασία της γλυκερίνης με νιτρικό οξύ (εκτελέστε νίτρωση) για να σχηματιστεί ένα ελαιώδες διαφανές υγρό - η νιτρογλυκερίνη. Η πρώτη έντυπη αναφορά του δημοσιεύτηκε στο L'Institut (XV, 53), 15 Φεβρουαρίου 1847, και αξίζει κάποια παράθεση. Το πρώτο μέρος του λέει:
Ακολουθεί μια περιγραφή της εμπειρίας της νίτρωσης, η οποία ενδιαφέρει μόνο τους οργανικούς χημικούς (και ακόμη και τότε μόνο από ιστορική άποψη), αλλά σημειώνουμε μόνο ένα χαρακτηριστικό: τα νιτροπαράγωγα της κυτταρίνης, καθώς και την ικανότητά τους να εκρήγνυνται , ήταν ήδη αρκετά γνωστά τότε [11].
Η νιτρογλυκερίνη είναι ένα από τα πιο ισχυρά και ευαίσθητα εκρηκτικά, ο χειρισμός του οποίου απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή και προσοχή.
1. Ευαισθησία: οι σφαίρες μπορεί να εκραγούν όταν χτυπηθούν από σφαίρα. Ευαισθησία στην κρούση με βάρος 10 kg πέσει από ύψος 25 cm - 100%. Η καύση μετατρέπεται σε έκρηξη.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 5300 J/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 6500 m/s
4. Brisance: 15-18mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 360-400 κ.εκ βλέπε [6].
Τη δυνατότητα χρήσης νιτρογλυκερίνης έδειξε ο διάσημος Ρώσος χημικός N.N.Zinin, ο οποίος το 1853-1855 κατά τον Κριμαϊκό πόλεμο, μαζί με τον στρατιωτικό μηχανικό V.F.Petrushevsky, παρήγαγαν μεγάλη ποσότητα νιτρογλυκερίνης.
Καθηγητής του Πανεπιστημίου Καζάν Ν.Ν. Ζινίνη
Ο στρατιωτικός μηχανικός V.F. Πετρουσέφσκι
Αλλά ο διάβολος που ζούσε σε νιτρογλυκερίνη αποδείχθηκε μοχθηρός και απερίσκεπτος. Αποδείχθηκε ότι η ευαισθησία αυτής της ουσίας σε εξωτερικές επιδράσεις είναι μόνο ελαφρώς κατώτερη από τον κεραυνό υδραργύρου. Μπορεί να εκραγεί ήδη τη στιγμή της νίτρωσης, δεν πρέπει να ανακινείται, να θερμαίνεται και να ψύχεται, να εκτίθεται στον ήλιο. Μπορεί να εκραγεί κατά την αποθήκευση. Και αν του βάλετε φωτιά με ένα σπίρτο, μπορεί να καεί αρκετά ήρεμα ...
Και όμως, η ανάγκη για ισχυρά εκρηκτικά από τα μέσα του XNUMXου αιώνα ήταν ήδη τόσο μεγάλη που, παρά τα πολυάριθμα ατυχήματα, η νιτρογλυκερίνη άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως στις ανατινάξεις.
Προσπάθειες να περιορίσουν τον κακό διάβολο έγιναν από πολλούς, αλλά η φήμη του δαμαστή πήγε στον Άλφρεντ Νόμπελ. Τα σκαμπανεβάσματα αυτής της διαδρομής, καθώς και η τύχη των εσόδων από την πώληση αυτής της ουσίας, είναι ευρέως γνωστά και ο συγγραφέας θεωρεί περιττό να υπεισέλθει στις λεπτομέρειες τους.
Το να "συμπιέζεται" στους πόρους ενός αδρανούς πληρωτικού (και αρκετές δεκάδες ουσίες δοκιμάστηκαν ως τέτοιες, η καλύτερη από τις οποίες αποδείχθηκε ότι ήταν η γη έγχυσης - ένα πορώδες πυριτικό, το 90% του όγκου του οποίου πέφτει σε πόρους που μπορούν να απορροφήσουν ανυπόμονα νιτρογλυκερίνη), η νιτρογλυκερίνη έγινε πολύ πιο «συμβατή», ενώ διατήρησε με όλη σχεδόν την καταστροφική της δύναμη. Όπως γνωρίζετε, ο Νόμπελ έδωσε σε αυτό το μείγμα, εξωτερικά παρόμοιο με την τύρφη, το όνομα "δυναμίτης" (από την ελληνική λέξη "dinos" - δύναμη). Ειρωνεία της μοίρας: ένα χρόνο αφότου ο Νόμπελ έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή δυναμίτη, ο Πετρουσέφσκι αναμειγνύει εντελώς ανεξάρτητα τη νιτρογλυκερίνη με τη μαγνησία και παίρνει εκρηκτικά, που αργότερα ονομάστηκε «ρωσικός δυναμίτης».
Η νιτρογλυκερίνη (ή μάλλον, η τρινιτρική γλυκερίνη) είναι ένας πλήρης εστέρας της γλυκερίνης και του νιτρικού οξέος. Συνήθως λαμβάνεται με επεξεργασία της γλυκερίνης με ένα μείγμα θειικού οξέος (σε χημικούς όρους, μια αντίδραση εστεροποίησης):
Η έκρηξη της νιτρογλυκερίνης συνοδεύεται από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας αέριων προϊόντων:
Η εστεροποίηση προχωρά διαδοχικά σε τρία στάδια: το πρώτο είναι η μονονιτρική γλυκερίνη, το δεύτερο είναι η δινιτρική γλυκερίνη και το τρίτο η τρινιτρική γλυκερίνη. Για πληρέστερη απόδοση νιτρογλυκερίνης, λαμβάνεται 20% περίσσεια νιτρικού οξέος που υπερβαίνει τη θεωρητικά απαιτούμενη ποσότητα.
Η νίτρωση πραγματοποιήθηκε σε πορσελάνινα δοχεία ή συγκολλημένα δοχεία μολύβδου σε λουτρό παγωμένου νερού. Σε μία δοκιμή, ελήφθησαν περίπου 700 g νιτρογλυκερίνης, και μέσα σε μία ώρα από τέτοιες επεμβάσεις, πραγματοποιήθηκαν 3-4.
Αλλά οι αυξανόμενες ανάγκες έκαναν τις δικές τους προσαρμογές στην τεχνολογία για τη λήψη νιτρογλυκερίνης. Με την πάροδο του χρόνου (το 1882), αναπτύχθηκε μια τεχνολογία για την παραγωγή εκρηκτικών σε νιτροποιητές. Ταυτόχρονα, η διαδικασία χωρίστηκε σε δύο στάδια: στο πρώτο στάδιο, η γλυκερίνη αναμίχθηκε με τη μισή ποσότητα θειικού οξέος και έτσι χρησιμοποιήθηκε το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης θερμότητας, μετά το οποίο ένα έτοιμο μείγμα νιτρικού και θειικού οξέος εισάγεται στο ίδιο δοχείο. Έτσι, αποφεύχθηκε η κύρια δυσκολία: η υπερβολική υπερθέρμανση του μίγματος της αντίδρασης. Η ανάμιξη πραγματοποιείται με πεπιεσμένο αέρα σε πίεση 4 atm. Η παραγωγικότητα της διαδικασίας είναι 100 κιλά γλυκερίνης σε 20 λεπτά στους 10-12 βαθμούς.
Λόγω του διαφορετικού ειδικού βάρους της νιτρογλυκερίνης (1,6) και του απόβλητου οξέος (1,7), συλλέγεται από πάνω με μια αιχμηρή διεπαφή. Μετά τη νίτρωση, η νιτρογλυκερίνη πλένεται με νερό, στη συνέχεια πλένεται από υπολείμματα οξέος με σόδα και πλένεται ξανά με νερό. Η ανάμιξη σε όλα τα στάδια της διαδικασίας πραγματοποιείται με πεπιεσμένο αέρα. Η ξήρανση πραγματοποιείται με διήθηση μέσω ενός στρώματος φρυγμένου κοινού άλατος [9].
Όπως μπορείτε να δείτε, η αντίδραση είναι αρκετά απλή (θυμηθείτε το κύμα της τρομοκρατίας στα τέλη του XNUMXου αιώνα, που σηκώθηκε από τους «βομβαρδιστές» που κατέκτησαν την απλή επιστήμη της εφαρμοσμένης χημείας) και ανήκει στον αριθμό των «απλών χημικών διεργασιών» (A. Shtetbacher). Σχεδόν οποιαδήποτε ποσότητα νιτρογλυκερίνης μπορεί να παρασκευαστεί κάτω από τις απλούστερες συνθήκες (η μαύρη σκόνη δεν είναι πολύ πιο εύκολο να γίνει).
Η κατανάλωση αντιδραστηρίων έχει ως εξής: για να λάβετε 150 ml νιτρογλυκερίνης, πρέπει να πάρετε: 116 ml γλυκερίνης. 1126 ml πυκνό θειικό οξύ.
649 ml νιτρικού οξέος (τουλάχιστον 62% συγκέντρωση).
Δυναμίτης σε πόλεμο
Ο δυναμίτης χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στον Γαλλο-Πρωσικό Πόλεμο του 1870-1871, όταν Πρώσοι ξιφομάχοι ανατίναξαν γαλλικές οχυρώσεις με δυναμίτη. Όμως η ασφάλεια του δυναμίτη ήταν σχετική. Ο στρατός ανακάλυψε αμέσως ότι όταν πυροβολείται με μια σφαίρα, δεν εκρήγνυται χειρότερα από τον πρόγονό του και η καύση σε ορισμένες περιπτώσεις μετατρέπεται σε έκρηξη.
Αλλά ο πειρασμός να αποκτήσει ισχυρά πυρομαχικά ήταν ακαταμάχητος. Μέσα από αρκετά επικίνδυνα και πολύπλοκα πειράματα, κατέστη δυνατό να διαπιστωθεί ότι ο δυναμίτης δεν θα εκραγεί εάν τα φορτία δεν αυξηθούν αμέσως, αλλά σταδιακά, διατηρώντας την επιτάχυνση του βλήματος εντός ασφαλών ορίων.
Η λύση του προβλήματος σε τεχνικό επίπεδο φάνηκε στη χρήση πεπιεσμένου αέρα. Τον Ιούνιο του 1886, ο υπολοχαγός Edmund Ludwig G. Zelinsky του 5ου Συντάγματος Πυροβολικού του Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών δοκίμασε και βελτίωσε το αρχικό σχέδιο Αμερικανικής Μηχανικής. Ένα πνευματικό όπλο με διαμέτρημα 380 mm και μήκος 15 m, χρησιμοποιώντας αέρα συμπιεσμένο έως 140 atm, μπορούσε να ρίξει οβίδες μήκους 3,35 m με 227 kg δυναμίτη στα 1800 m. χιλιάδες m.
Η κινητήρια δύναμη παρείχε δύο κυλίνδρους πεπιεσμένου αέρα, η κορυφή των οποίων συνδέθηκε με το όπλο με έναν εύκαμπτο σωλήνα. Ο δεύτερος κύλινδρος ήταν ένα απόθεμα για την τροφοδοσία του επάνω και η πίεση σε αυτόν διατηρήθηκε χρησιμοποιώντας μια αντλία ατμού θαμμένη στο έδαφος. Το βλήμα, γεμάτο με δυναμίτη, είχε σχήμα βέλους -βέλος πυροβολικού- και είχε κεφαλή 50 λιβρών.
Ο Δούκας του Κέιμπριτζ διέταξε τον στρατό να δοκιμάσει ένα τέτοιο σύστημα στο Milford Haven, αλλά το όπλο εξάντλησε σχεδόν όλα τα πυρομαχικά πριν τελικά χτυπήσει τον στόχο, ο οποίος, ωστόσο, καταστράφηκε πολύ αποτελεσματικά. Οι Αμερικανοί ναύαρχοι ήταν ενθουσιασμένοι με το νέο όπλο: το 1888, κυκλοφόρησαν χρήματα για την κατασκευή 250 όπλων δυναμίτη για παράκτιο πυροβολικό.
Το 1885, ο Ζελίνσκι ίδρυσε την Εταιρεία Πνευματικών Όπλων για εφαρμογή στον στρατό και μετά ΠΟΛΕΜΙΚΟ ΝΑΥΤΙΚΟ πνευματικά όπλα με κοχύλια δυναμίτη. Τα πειράματά του οδήγησαν στο να μιλήσει για τα αεροβόλα όπλα ως ένα νέο πολλά υποσχόμενο όπλα. Το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ κατασκεύασε ακόμη και το καταδρομικό δυναμίτη Vesuvius το 1888, εκτοπίζοντας 944 τόνους, οπλισμένο με τρία τέτοια πυροβόλα των 381 χλστ.
Σχέδιο του καταδρομικού "δυναμίτη" "Vesuvius"
[κέντρο]
Και έτσι έμοιαζαν τα ακίνητα όπλα του που έβγαιναν έξω[/ Center]
Αλλά ένα περίεργο πράγμα: μετά από μερικά χρόνια, ο ενθουσιασμός αντικαταστάθηκε από την απογοήτευση. «Κατά τη διάρκεια του Ισπανοαμερικανικού Πολέμου», είπαν οι Αμερικανοί πυροβολητές σε αυτή την περίπτωση, «αυτά τα όπλα δεν χτυπούσαν ποτέ στο σωστό μέρος». Και παρόλο που το θέμα εδώ δεν ήταν τόσο στα όπλα, αλλά στην ικανότητα των πυροβολητών να πυροβολούν με ακρίβεια και στην άκαμπτη τοποθέτηση των όπλων, αυτό το σύστημα δεν έλαβε περαιτέρω ανάπτυξη.
Το 1885, ο Holland τοποθέτησε ένα αεροβόλο όπλο Zelinsky στο υποβρύχιο του Νο. 4. Δεν ήρθε όμως στις πρακτικές του δοκιμασίες, γιατί. το σκάφος υπέστη σοβαρό ατύχημα κατά την καθέλκυση.
Το 1897, ο Holland επανόπλισε το υποβρύχιο του Νο. 8 με το νέο πυροβόλο όπλο Zelinsky. Ο οπλισμός ήταν ένας σωλήνας τορπίλης 18 ιντσών (457 χλστ.) με τρεις τορπίλες Whitehead, καθώς και ένα αυστηρό αεροβόλο Zelinsky για βλήματα δυναμίτη (πυρομαχικά φορτίο 7 γύρους των 222 λιβρών (100,7 κιλά) το καθένα). Ωστόσο, λόγω της πολύ κοντής κάννης, που περιορίζεται από το μέγεθος του σκάφους, αυτό το όπλο είχε μικρή εμβέλεια βολής. Μετά από πρακτική πυροδότηση, ο εφευρέτης το αποσυναρμολόγησε το 1899.
Στο μέλλον, ούτε ο Holland ούτε άλλοι σχεδιαστές εγκατέστησαν όπλα (συσκευές) για τη ρίψη ναρκών και οβίδων δυναμίτη στα υποβρύχια τους. Έτσι τα όπλα του Zelinsky ανεπαίσθητα, αλλά γρήγορα έφυγαν από τη σκηνή [12].
Αδελφή της νιτρογλυκερίνης
Από χημική άποψη, η γλυκερίνη είναι ο απλούστερος εκπρόσωπος της κατηγορίας των τριυδρικών αλκοολών. Υπάρχει το διατομικό του ανάλογο - αιθυλενογλυκόλη. Είναι να απορεί κανείς που αφού εξοικειώθηκαν με τη νιτρογλυκερίνη, οι χημικοί έστρεψαν την προσοχή τους και στην αιθυλενογλυκόλη, ελπίζοντας ότι θα ήταν πιο βολικό στη χρήση.
Αλλά και εδώ ο διάβολος των εκρηκτικών έδειξε τον ιδιότροπο χαρακτήρα του. Τα χαρακτηριστικά της δινιτροαιθυλενογλυκόλης (αυτό το εκρηκτικό δεν έλαβε ποτέ το δικό του όνομα) αποδείχθηκε ότι δεν διαφέρουν πολύ από τη νιτρογλυκερίνη:
1. Ευαισθησία: έκρηξη όταν 2 κιλά φορτίου πέφτουν από ύψος 20 cm. ευαίσθητο στην τριβή, στη φωτιά.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 6900 J/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 7200 m/s
4. Brisance: 16,8mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 620-650 κ.β. εκ.
Λήφθηκε για πρώτη φορά από τον Henry το 1870. Λήφθηκε με προσεκτική νίτρωση της αιθυλενογλυκόλης με τρόπο παρόμοιο με αυτόν της νιτρογλυκερίνης (μίγμα νιτροποίησης: H2SO4 - 50%, HNO3 - πενήντα%; αναλογία - 50 προς 1 σε σχέση με την αιθυλενογλυκόλη).
Η διαδικασία νίτρωσης μπορεί να πραγματοποιηθεί σε χαμηλότερη θερμοκρασία, η οποία προδιαθέτει για υψηλότερη απόδοση [7, 8].
Παρά το γεγονός ότι, σε γενικές γραμμές, η ευαισθησία του GNEG αποδείχθηκε κάπως χαμηλότερη από αυτή του NG, η χρήση του δεν υπόσχεται σημαντικά οφέλη. Αν προσθέσουμε σε αυτό μια υψηλότερη μεταβλητότητα από αυτή του NG και μια χαμηλότερη διαθεσιμότητα πρώτης ύλης, γίνεται σαφές ότι αυτή η διαδρομή δεν οδήγησε πουθενά.
Ωστόσο, δεν ήταν και εντελώς άχρηστο. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως πρόσθετο στον δυναμίτη, στα χρόνια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, λόγω έλλειψης γλυκερίνης, χρησιμοποιήθηκε ως υποκατάστατο της νιτρογλυκερίνης σε σκόνες χωρίς καπνό. Μια τέτοια πυρίτιδα είχε μικρή διάρκεια ζωής λόγω της αστάθειας του DNEG, αλλά σε συνθήκες πολέμου αυτό δεν είχε πραγματικά σημασία: κανείς δεν επρόκειτο να τις αποθηκεύσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ποδιά του Christian Schönbein
Δεν είναι γνωστό πόσο χρόνο θα είχε αφιερώσει ο στρατός αναζητώντας τρόπους για να ηρεμήσει τη νιτρογλυκερίνη εάν, μέχρι τα τέλη του 16ου αιώνα, η βιομηχανική τεχνολογία για την παραγωγή ενός άλλου νιτροεστέρα δεν είχε φτάσει εγκαίρως. Συνοπτικά, το ιστορικό της εμφάνισής του έχει ως εξής [XNUMX].
Το 1832, ο Γάλλος χημικός Henri Braconnot ανακάλυψε ότι όταν το άμυλο και οι ίνες ξύλου υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με νιτρικό οξύ, σχηματίστηκε ένα ασταθές εύφλεκτο και εκρηκτικό υλικό, το οποίο ονόμασε ξυλοειδίνη. Είναι αλήθεια ότι το θέμα περιορίστηκε στην αναφορά αυτής της ανακάλυψης. Έξι χρόνια αργότερα, το 1838, ένας άλλος Γάλλος χημικός, ο Théophile-Jules Pelouze, επεξεργάστηκε το χαρτί και το χαρτόνι με παρόμοιο τρόπο και έλαβε ένα παρόμοιο υλικό, το οποίο ονόμασε νιτραμιδίνη. Ποιος θα το φανταζόταν τότε, αλλά ο λόγος για την αδυναμία χρήσης της νιτραμιδίνης για τεχνικούς σκοπούς ήταν ακριβώς η χαμηλή της σταθερότητα.
Το 1845, ο Ελβετός χημικός Christian Friedrich Schönbein (ο οποίος είχε γίνει διάσημος μέχρι τότε για την ανακάλυψη του όζοντος) πραγματοποίησε πειράματα στο εργαστήριό του. Η γυναίκα του του απαγόρευσε αυστηρά να φέρει τις φιάλες του στην κουζίνα, γι' αυτό έσπευσε να ολοκληρώσει το πείραμα ερήμην της - και χύθηκε λίγο από το καυστικό μείγμα στο τραπέζι. Σε μια προσπάθεια να αποφύγει το σκάνδαλο, σύμφωνα με τις καλύτερες παραδόσεις της ελβετικής περιποίησης, το σκούπισε με την ποδιά εργασίας του, αφού το μείγμα δεν ήταν πολύ. Έπειτα, επίσης κατά την παράδοση της ελβετικής λιτότητας, έπλυνε την ποδιά με νερό και την κρέμασε πάνω από τη σόμπα για να στεγνώσει. Πόσο καιρό ή για λίγο κρέμονταν εκεί, η ιστορία είναι σιωπηλή, αλλά είναι γνωστό με βεβαιότητα ότι μετά το στέγνωμα η ποδιά ξαφνικά εξαφανίστηκε. Επιπλέον, δεν εξαφανίστηκε αθόρυβα, στα αγγλικά, αλλά δυνατά, θα έλεγε κανείς μαγευτικά: αστραπιαία και ένα δυνατό ποπ μιας έκρηξης. Αλλά να τι τράβηξε την προσοχή του Shenbein: η έκρηξη έγινε χωρίς την παραμικρή τζούρα καπνού!
Και παρόλο που ο Shenbein δεν ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε τη νιτροκυτταρίνη, ήταν αυτός που έμελλε να βγάλει ένα συμπέρασμα σχετικά με τη σημασία της ανακάλυψης. Εκείνη την εποχή, στο πυροβολικό χρησιμοποιήθηκε μαύρη σκόνη, η αιθάλη από την οποία λέρωσε τόσο τα όπλα που έπρεπε να καθαρίζονται μεταξύ των βολών και μετά τα πρώτα βόλια σηκώθηκε ένα τέτοιο παραπέτασμα καπνού που έπρεπε να πολεμήσει κανείς σχεδόν στα τυφλά. Τι μπορούμε να πούμε για το γεγονός ότι ρουφηξιές μαύρου καπνού σημάδεψαν τέλεια τη θέση των μπαταριών. Το μόνο που φώτιζε τη ζωή ήταν η συνειδητοποίηση ότι ο εχθρός βρισκόταν στην ίδια θέση. Ως εκ τούτου, ο στρατός αντέδρασε με ενθουσιασμό στο εκρηκτικό, το οποίο βγάζει πολύ λιγότερο καπνό και, επιπλέον, είναι επίσης πιο ισχυρό από τη μαύρη σκόνη.
Η νιτροκυτταρίνη, χωρίς τα μειονεκτήματα της μαύρης σκόνης, κατέστησε δυνατή την καθιέρωση της παραγωγής άκαπνης πυρίτιδας. Και, σύμφωνα με τις παραδόσεις εκείνης της εποχής, αποφάσισαν να το χρησιμοποιήσουν και ως προωθητικό και ως εκρηκτικό. Το 1885, μετά από πολυάριθμες πειραματικές εργασίες, ο Γάλλος μηχανικός Paul Viel έλαβε και δοκίμασε αρκετά κιλά ελασματοειδούς σκόνης πυροξυλίνης, που ονομάζεται πυρίτιδα "Β" - η πρώτη σκόνη χωρίς καπνό. Οι δοκιμές απέδειξαν τα οφέλη της νέας πυρίτιδας.
Ωστόσο, δεν ήταν εύκολο να καθιερωθεί η παραγωγή μεγάλης ποσότητας νιτροκυτταρίνης για στρατιωτικές ανάγκες. Η νιτροκυτταρίνη ήταν πολύ ανυπόμονη για να περιμένει μάχες και τα εργοστάσια, κατά κανόνα, απογειώθηκαν με αξιοζήλευτη κανονικότητα, σαν να ανταγωνίζονταν σε αυτό την παραγωγή νιτρογλυκερίνης. Κατά τη δημιουργία της τεχνολογίας για τη βιομηχανική παραγωγή πυροξυλίνης, έπρεπε να ξεπεραστούν τέτοια εμπόδια, όπως για κανένα άλλο εκρηκτικό. Χρειάστηκε ένα ολόκληρο τέταρτο του αιώνα για να εκτελεστούν μια σειρά εργασιών από ερευνητές από διάφορες χώρες έως ότου αυτό το πρωτότυπο ινώδες εκρηκτικό έγινε κατάλληλο για χρήση και μέχρι να βρεθούν πολυάριθμα μέσα και μέθοδοι που εγγυώνται κατά κάποιο τρόπο την έκρηξη κατά την παρατεταμένη αποθήκευση του προϊόντος. Η έκφραση «κάπως» δεν είναι μια λογοτεχνική συσκευή, αλλά μια αντανάκλαση της πολυπλοκότητας που έχουν αντιμετωπίσει οι χημικοί και οι τεχνολόγοι στον καθορισμό των κριτηρίων για τη βιωσιμότητα. Δεν υπήρχε σταθερή κρίση σχετικά με τις προσεγγίσεις για τον καθορισμό των κριτηρίων σταθερότητας και με την περαιτέρω επέκταση του πεδίου χρήσης αυτού του εκρηκτικού, οι συνεχείς εκρήξεις αποκάλυψαν όλο και περισσότερα μυστηριώδη χαρακτηριστικά στη συμπεριφορά αυτού του περίεργου πολύπλοκου αιθέρα. Μόλις το 1891 ο James Dewar και ο Frederick Abel κατάφεραν να βρουν μια ασφαλή τεχνολογία.
Η παραγωγή πυροξυλίνης απαιτεί μεγάλο αριθμό βοηθητικών συσκευών και μια μακρά τεχνολογική διαδικασία, στην οποία όλες οι λειτουργίες πρέπει να εκτελούνται εξίσου προσεκτικά και διεξοδικά.
Το αρχικό προϊόν για την παραγωγή πυροξυλίνης είναι η κυτταρίνη, ο καλύτερος εκπρόσωπος της οποίας είναι το βαμβάκι. Η φυσική καθαρή κυτταρίνη είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από υπολείμματα γλυκόζης, που είναι στενός συγγενής του αμύλου:(C6H10O5)n. Επιπλέον, τα απόβλητα των χαρτοβιομηχανιών μπορούν να γίνουν πηγή εξαιρετικών πρώτων υλών.
Η νίτρωση των ινών κατακτήθηκε σε βιομηχανική κλίμακα ήδη από τη δεκαετία του '60 του XNUMXου αιώνα και γινόταν σε κεραμικά δοχεία με περαιτέρω συμπίεση σε φυγοκεντρητές. Ωστόσο, στα τέλη του αιώνα, αυτή η πρωτόγονη μέθοδος αντικαταστάθηκε από την αμερικανική τεχνολογία, αν και στα χρόνια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου αναβίωσε λόγω του χαμηλού κόστους και της απλότητάς της (πιο συγκεκριμένα, του πρωτογονισμού).
Το καθαρισμένο βαμβάκι φορτώνεται σε έναν νιτροποιητή, ένα μείγμα νιτροποίησης (HNO3 - 24%, Η2SO4 - 69%, νερό - 7%) με βάση 15 κιλά ινών 900 κιλά μείγματος, που δίνει απόδοση 25 κιλών πυροξυλίνης.
Οι νιτρωτές συνδέονται σε μπαταρίες, που αποτελούνται από τέσσερις αντιδραστήρες και έναν φυγόκεντρο. Οι νιτροποιητές φορτώνονται με ένα χρονικό διάστημα (περίπου 40 λεπτά) ίσο με το χρόνο στυψίματος, το οποίο εξασφαλίζει τη συνέχεια της διαδικασίας.
Η πυροξυλίνη είναι ένα μείγμα προϊόντων διαφόρων βαθμών νίτρωσης κυτταρίνης. Η πυροξυλίνη, που λαμβάνεται με χρήση φωσφορικού οξέος αντί για θειικό οξύ, είναι πολύ σταθερή, αλλά αυτή η τεχνολογία δεν έχει ριζώσει λόγω του υψηλότερου κόστους και της χαμηλότερης παραγωγικότητας.
Η συμπιεσμένη πυροξυλίνη τείνει να αναφλέγεται αυθόρμητα και χρειάζεται να υγρανθεί. Το νερό που χρησιμοποιείται για το πλύσιμο και τη σταθεροποίηση της πυροξυλίνης δεν πρέπει να περιέχει αλκαλικούς παράγοντες, καθώς τα προϊόντα αλκαλικής αποδόμησης είναι καταλύτες αυτανάφλεξης. Το τελικό στέγνωμα στην απαιτούμενη περιεκτικότητα σε υγρασία επιτυγχάνεται με έκπλυση με απόλυτο οινόπνευμα.
Αλλά ακόμη και η βρεγμένη νιτροκυτταρίνη δεν είναι απαλλαγμένη από προβλήματα: είναι ευαίσθητη σε μόλυνση από μικροοργανισμούς που προκαλούν μούχλα. Προστατέψτε το με κερί στην επιφάνεια. Το τελικό προϊόν είχε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
1. Η ευαισθησία της πυροξυλίνης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την υγρασία. Το ξηρό (3 - 5% υγρασία) αναφλέγεται εύκολα από ανοιχτή φλόγα ή από το άγγιγμα ζεστού μετάλλου, διάτρησης, τριβής. Εκρήγνυται όταν ένα φορτίο 2 κιλών πέφτει από ύψος 10 εκ. Με την αύξηση της υγρασίας, η ευαισθησία μειώνεται και στο 50% νερό η ικανότητα έκρηξης εξαφανίζεται.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 4200 MJ/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 6300 m/s
4. Brisance: 18mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 240 κ.β. εκ.
Και όμως, παρά τα μειονεκτήματα, η χημικά πιο σταθερή πυροξυλίνη ταίριαζε στον στρατό περισσότερο από τη νιτρογλυκερίνη και τον δυναμίτη, η ευαισθησία της μπορούσε να ρυθμιστεί αλλάζοντας την υγρασία της. Ως εκ τούτου, η συμπιεσμένη πυροξυλίνη άρχισε να βρίσκει ευρεία εφαρμογή για τον εξοπλισμό κεφαλών ορυχείων και οβίδων, αλλά με την πάροδο του χρόνου, αυτό το απαράμιλλο προϊόν έδωσε τη θέση του σε νιτρωμένα παράγωγα αρωματικών υδρογονανθράκων. Η νιτροκυτταρίνη παρέμεινε ως προωθητικό εκρηκτικό, αλλά ως εκρηκτικό έκρηξης έχει γίνει για πάντα παρελθόν [9].
Εκρηκτικό ζελέ και μπαρούτι νιτρογλυκερίνης
Ο αναγνώστης, τουλάχιστον λίγο εξοικειωμένος με την ιστορία της χημείας, μάλλον έχει ήδη μαντέψει ποιανού τα λόγια είναι αυτά - ο λαμπρός Ρώσος χημικός D.I. Mendeleev.
Ως πεδίο χημικής γνώσης, ο Mendeleev αφιέρωσε μεγάλη προσπάθεια και προσοχή στην κατασκευή σκόνης τα τελευταία χρόνια της ζωής του - το 1890-1897. Όμως, όπως πάντα, της ενεργού φάσης ανάπτυξης προηγήθηκε μια περίοδος προβληματισμού, συσσώρευσης και συστηματοποίησης της γνώσης.
Όλα ξεκίνησαν από το γεγονός ότι το 1875 ο ακούραστος Άλφρεντ Νόμπελ έκανε μια άλλη ανακάλυψη: ένα πλαστικό και ελαστικό στερεό διάλυμα νιτροκυτταρίνης σε νιτρογλυκερίνη. Συνδύαζε με μεγάλη επιτυχία στερεά μορφή, υψηλή πυκνότητα, ευκολία χύτευσης, συμπυκνωμένη ενέργεια και αναισθησία στην υψηλή ατμοσφαιρική υγρασία. Το ζελέ, που καίγεται πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και νερό, αποτελούνταν από 8% δινιτροκυτταρίνη και 92% νιτρογλυκερίνη.
Σε αντίθεση με τον τεχνικό Νόμπελ, ο D.I. Ο Mendeleev προχώρησε από μια καθαρά επιστημονική προσέγγιση. Βάσισε την έρευνά του σε μια καλά καθορισμένη και χημικά αυστηρά τεκμηριωμένη ιδέα: η επιθυμητή ουσία κατά την καύση θα πρέπει να απελευθερώνει ένα μέγιστο αέρια προϊόντα ανά μονάδα βάρους. Από χημική άποψη, αυτό σημαίνει ότι το οξυγόνο σε αυτή την ένωση θα πρέπει να είναι αρκετό για να μετατρέψει πλήρως τον άνθρακα σε αέριο οξείδιο, το υδρογόνο σε νερό και την οξειδωτική ικανότητα να παρέχει ενέργεια για όλη αυτή τη διαδικασία. Ένας λεπτομερής υπολογισμός οδήγησε στον τύπο της ακόλουθης σύνθεσης: C30Н38(NO2)12O25. Κατά την καύση, θα πρέπει να λάβετε τα ακόλουθα:
Η διεξαγωγή μιας στοχευμένης αντίδρασης για τη σύνθεση μιας ουσίας μιας τέτοιας σύνθεσης, ακόμη και επί του παρόντος, δεν είναι εύκολη υπόθεση, επομένως, στην πράξη, χρησιμοποιήθηκε ένα μείγμα 7-10% νιτροκυτταρίνης και 90-93% νιτρογλυκερίνης. Το ποσοστό περιεκτικότητας σε άζωτο είναι περίπου 13,7%, το οποίο είναι ελαφρώς υψηλότερο από ό,τι για το πυροκολλίδιο (12,4%). Η λειτουργία δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολη, δεν απαιτεί τη χρήση πολύπλοκου εξοπλισμού (που εκτελείται στην υγρή φάση) και προχωρά υπό κανονικές συνθήκες.
Το 1888, ο Νόμπελ έλαβε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την πυρίτιδα που κατασκευάζεται από νιτρογλυκερίνη και κολοξυλίνη (ίνες χαμηλής περιεκτικότητας σε νιτρώσεις), που ονομάζεται πυρίτιδα χωρίς καπνό, όπως η πυροξυλίνη. Αυτή η σύνθεση έχει χρησιμοποιηθεί σχεδόν αμετάβλητη μέχρι τώρα με διάφορες τεχνικές ονομασίες, οι πιο γνωστές από τις οποίες είναι cordite και ballistite. Η κύρια διαφορά είναι στην αναλογία μεταξύ νιτρογλυκερίνης και πυροξυλίνης (είναι υψηλότερη στον κορδίτη) [13].
Πώς σχετίζονται αυτά τα VV μεταξύ τους; Ας δούμε τον πίνακα:
-------------------------------------------------- -------------------------------
VV ...... Ευαισθησία .... Ενέργεια ... Ταχύτητα...... Brisance ... Υψηλή έκρηξη
.........(kg / cm /% εκρήξεις) .... εκρήξεις .... εκρήξεις
-------------------------------------------------- ------------------------------------
ГН..........2/4/100............5300........6500...........15 - 18...........360 - 400
ДНЭГ......2/10/100...........6900.........7200..........16,8...............620 - 650
НК.........2/25/10............4200.........6300...........18.................240
-------------------------------------------------- ------------------------------------
Τα χαρακτηριστικά όλων των εκρηκτικών είναι αρκετά κοντά, αλλά η διαφορά στις φυσικές ιδιότητες υπαγόρευσε διαφορετικές θέσεις εφαρμογής τους.
Όπως έχουμε ήδη δει, ούτε η νιτρογλυκερίνη ούτε η πυροξυλίνη ικανοποίησαν τους στρατιωτικούς με τον χαρακτήρα τους. Ο λόγος για τη χαμηλή σταθερότητα αυτών των ουσιών, μου φαίνεται, βρίσκεται στην επιφάνεια. Και οι δύο ενώσεις (ή τρεις - μετρώντας και δινιτροαιθυλενογλυκόλη) είναι εκπρόσωποι της κατηγορίας των αιθέρων. Και η ομάδα εστέρων δεν είναι σε καμία περίπτωση ένας από τους ηγέτες στη χημική αντοχή. Μάλλον, μπορεί να βρεθεί ανάμεσα σε ξένους. Η νιτροομάδα, η οποία περιέχει άζωτο σε μια μάλλον περίεργη κατάσταση οξείδωσης +5, δεν είναι επίσης μοντέλο σταθερότητας. Η συμβίωση αυτού του ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα με έναν τόσο καλό αναγωγικό παράγοντα όπως η υδροξυλική ομάδα των αλκοολών οδηγεί αναπόφευκτα σε μια σειρά από αρνητικές συνέπειες, η πιο δυσάρεστη από τις οποίες είναι η ιδιότροπη εφαρμογή.
Γιατί οι χημικοί και ο στρατός αφιέρωσαν τόσο πολύ χρόνο πειραματιζόμενοι μαζί τους; Όπως μπορείτε να δείτε, δωροδοκήθηκε πολλά και πολλά. Στρατιωτικά - μεγαλύτερη ισχύς και διαθεσιμότητα πρώτων υλών, που αύξησαν τη μαχητική αποτελεσματικότητα του στρατού και τον έκαναν αναίσθητο στις παραδόσεις σε καιρό πολέμου. Τεχνολόγοι - ήπιες συνθήκες σύνθεσης (δεν χρειάζεται χρήση υψηλών θερμοκρασιών και υψηλής πίεσης) και τεχνολογική ευκολία (παρά τις διαδικασίες πολλαπλών σταδίων, όλες οι αντιδράσεις προχωρούν σε έναν όγκο αντίδρασης και χωρίς την ανάγκη απομόνωσης ενδιάμεσων προϊόντων).
Οι πρακτικές αποδόσεις των προϊόντων ήταν επίσης αρκετά υψηλές (Πίνακας 2), γεγονός που δεν προκάλεσε επείγουσα ανάγκη αναζήτησης πηγών μεγάλης ποσότητας φθηνού νιτρικού οξέος (το θέμα με το θειικό οξύ επιλύθηκε πολύ νωρίτερα).
-------------------------------------------------- ---------------------------------
BB ...... Κατανάλωση αντιδραστηρίων ανά 1 kg ..... Αριθμός σταδίων .... Αριθμός προϊόντων που κυκλοφόρησαν
.........Αζωτούχο οξύ..Θειικό οξύ
-------------------------------------------------- ---------------------------------
ΓΝ......10............23............3..... ........... ........ένας
ΔΝΕΓ....16,5...............16,5...............2......... ... ............ένας
ΝΚ........8,5............25............3... ........ ............ένας
-------------------------------------------------- ---------------------------------
Η κατάσταση άλλαξε δραματικά όταν μπήκαν στη σκηνή νέες υποστάσεις του διαβόλου των εκρηκτικών: τρινιτροφαινόλη και τρινιτροτολουόλιο.
Προετοιμάζοντας σχέδια μαθήματος, ο συγγραφέας παρατήρησε επανειλημμένα ότι οι χώρες των οποίων οι ηγέτες έδωσαν άγρυπνη προσοχή στην ανάπτυξη των επιστημών και πάνω απ 'όλα στη φυσική τριάδα των μαθηματικών - φυσικής - χημείας - έφτασαν σε ύψη στην ανάπτυξή τους. Εντυπωσιακό παράδειγμα είναι η ταχεία άνοδος στην παγκόσμια σκηνή της Γερμανίας, η οποία σε μισό αιώνα έκανε ένα άλμα από την ένωση ανόμοιων κρατών, μερικά από τα οποία ακόμη και σε έναν λεπτομερή χάρτη της Ευρώπης ήταν δύσκολο να φανούν χωρίς «λεπτή εμβέλεια». , σε μια αυτοκρατορία που έπρεπε να υπολογιστεί για ενάμιση αιώνα. Χωρίς να μειώνω τα πλεονεκτήματα του μεγάλου Βίσμαρκ σε αυτή τη διαδικασία, θα παραθέσω τη φράση του, που είπε μετά τη νικηφόρα κατάληξη του Γαλλοπρωσικού πολέμου: «Αυτόν τον πόλεμο τον κέρδισε ένας απλός Γερμανός δάσκαλος». Είναι η χημική πτυχή της αύξησης της μαχητικής ικανότητας του στρατού και του κράτους στην οποία ο συγγραφέας θα ήθελε να αφιερώσει την κριτική του, όπως πάντα, χωρίς καμία αξίωση για την αποκλειστικότητα της γνώμης του.
Κατά τη δημοσίευση του άρθρου, ο συγγραφέας σκόπιμα, όπως και ο Ιούλιος Βερν, αποφεύγει να προσδιορίσει συγκεκριμένες τεχνολογικές λεπτομέρειες και εστιάζει την προσοχή του σε αμιγώς βιομηχανικές μεθόδους απόκτησης εκρηκτικών. Αυτό οφείλεται όχι μόνο στο κατανοητό αίσθημα ευθύνης του επιστήμονα για τα αποτελέσματα της δουλειάς του (είτε είναι πρακτικό είτε δημοσιογραφικό), αλλά και στο γεγονός ότι το αντικείμενο της μελέτης είναι το ερώτημα «Γιατί ήταν όλα έτσι και όχι αλλιώς». , και όχι «Ποιος ήταν ο πρώτος που το έλαβε;» ουσία».
Επιπλέον, ο συγγραφέας ζητά συγγνώμη από τους αναγνώστες για την αναγκαστική χρήση χημικών όρων - ιδιοτήτων της επιστήμης (όπως δείχνει η δική του παιδαγωγική εμπειρία, όχι η πιο αγαπημένη από τους μαθητές). Συνειδητοποιώντας ότι είναι αδύνατο να γράψουμε για χημικά χωρίς να αναφέρουμε χημικούς όρους, ο συγγραφέας θα προσπαθήσει να ελαχιστοποιήσει το τεχνικό λεξιλόγιο.
Και το τελευταίο. Τα αριθμητικά δεδομένα που δίνει ο συγγραφέας δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να θεωρούνται η απόλυτη αλήθεια. Τα δεδομένα για τα χαρακτηριστικά των εκρηκτικών σε διαφορετικές πηγές διαφέρουν και μερικές φορές αρκετά έντονα. Αυτό είναι κατανοητό: τα χαρακτηριστικά των πυρομαχικών εξαρτώνται πολύ σημαντικά από την "εμπορευματική" τους εμφάνιση, την παρουσία / απουσία ξένων ουσιών, την εισαγωγή σταθεροποιητών, τους τρόπους σύνθεσης και πολλούς άλλους παράγοντες. Οι μέθοδοι για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των εκρηκτικών δεν διαφέρουν επίσης ως προς τη μονοτονία (αν και θα υπάρχει απλώς περισσότερη τυποποίηση εδώ) και επίσης δεν πάσχουν από ειδική αναπαραγωγιμότητα.
Ταξινόμηση BB
Ανάλογα με τον τύπο της έκρηξης και την ευαισθησία στις εξωτερικές επιδράσεις, όλα τα εκρηκτικά χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες:
1. Ενεργοποίηση εκρηκτικών.
2. Εκρηκτικά Brisant.
3. Ρίψη εκρηκτικών.
Ενεργοποίηση εκρηκτικών. Είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις εξωτερικές επιρροές. Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά τους είναι συνήθως χαμηλά. Αλλά έχουν μια πολύτιμη ιδιότητα - η έκρηξή τους (έκρηξη) έχει μια επίδραση έκρηξης στην ανατίναξη και την προώθηση εκρηκτικών, τα οποία συνήθως δεν είναι καθόλου ευαίσθητα σε άλλους τύπους εξωτερικής επιρροής ή έχουν πολύ χαμηλή ευαισθησία. Ως εκ τούτου, οι εκρηκτικές ουσίες χρησιμοποιούνται μόνο για να διεγείρουν την έκρηξη εκρηκτικών εκρηκτικών υλών ανατίναξης ή προώθησης. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια της χρήσης εκρηκτικών πυροδότησης, συσκευάζονται σε προστατευτικές συσκευές (αστάρι, θήκη ασταριού, κάλυμμα πυροκροτητή, ηλεκτρικός πυροκροτητής, θρυαλλίδα). Τυπικοί εκπρόσωποι των εκρηκτικών πυροδότησης: κεραυνός υδράργυρος, αζίδιο μολύβδου, τενέρες (TNRS).
Brizantnye VV. Αυτό μάλιστα λένε και γράφουν. Είναι εξοπλισμένα με οβίδες, νάρκες, βόμβες, ρουκέτες, νάρκες ξηράς. ανατινάζουν γέφυρες, αυτοκίνητα, επιχειρηματίες...
Οι εκρηκτικές ύλες χωρίζονται σε τρεις ομάδες ανάλογα με τα εκρηκτικά τους χαρακτηριστικά:
- αυξημένη ισχύς (αντιπρόσωποι: εξογόνο, οκτογόνο, θερμαντικό στοιχείο, τετρύλιο).
- κανονική ισχύς (αντιπρόσωποι: TNT, μελινίτης, πλαστίτης).
- μειωμένη ισχύς (αντιπρόσωποι: νιτρικό αμμώνιο και τα μείγματά του).
Τα εκρηκτικά υψηλής ισχύος είναι κάπως πιο ευαίσθητα στις εξωτερικές επιδράσεις και επομένως χρησιμοποιούνται συχνότερα σε μείγμα με φλεγματιστές (ουσίες που μειώνουν την ευαισθησία των εκρηκτικών) ή σε μείγμα με εκρηκτικά κανονικής ισχύος για αύξηση της ισχύος των τελευταίων. Μερικές φορές εκρηκτικά αυξημένης ισχύος χρησιμοποιούνται ως ενδιάμεσοι πυροκροτητές.
Ρίψη εκρηκτικών. Πρόκειται για διάφορες πυρίτιδα - μαύρη καπνιστή, πυροξυλίνη χωρίς καπνό και νιτρογλυκερίνη. Περιλαμβάνουν επίσης διάφορα πυροτεχνικά μείγματα για πυροτεχνήματα, πυραύλους σήμανσης και φωτισμού, βλήματα φωτισμού, νάρκες, βόμβες.
Σχετικά με τη μαύρη πούδρα και το Black Berthold
Για αρκετούς αιώνες, το μόνο είδος εκρηκτικής ύλης που χρησιμοποιούσε ο άνθρωπος ήταν η μαύρη σκόνη. Με τη βοήθειά του, εκτοξεύτηκαν στον εχθρό βολίδες από κανόνια και με αυτά γέμισαν εκρηκτικές οβίδες. Η πυρίτιδα χρησιμοποιήθηκε σε υπόγεια ορυχεία για να καταστρέψει τα τείχη των φρουρίων, να συνθλίψει βράχους.
Στην Ευρώπη έγινε γνωστός από τον XIII αιώνα και στην Κίνα, την Ινδία και το Βυζάντιο ακόμη νωρίτερα. Η πρώτη καταγεγραμμένη περιγραφή της πυρίτιδας για πυροτεχνήματα περιγράφηκε από τον Κινέζο επιστήμονα Sun-Simyao το 682. Ο Μαξιμιλιανός ο Έλληνας (XIII-XIV αι.) στην πραγματεία "The Book of Fires" περιέγραψε ένα μείγμα με βάση το νιτρικό κάλιο, που χρησιμοποιήθηκε στο Βυζάντιο ως η περίφημη «ελληνική φωτιά» και αποτελείται από 60% άλας, 20% θείο και 20% άνθρακα.
Η ευρωπαϊκή ιστορία της ανακάλυψης της πυρίτιδας ξεκινά με τον Άγγλο, τον Φραγκισκανό μοναχό Roger Bacon, ο οποίος το 1242 στο βιβλίο "Liber de Nullitate Magiae" δίνει μια συνταγή για μαύρη σκόνη για ρουκέτες και πυροτεχνήματα (40% άλας, 30% κάρβουνο και 30% θείο) και ο ημι-μυθικός μοναχός Berthold Schwartz (1351). Ωστόσο, είναι πιθανό να επρόκειτο για ένα άτομο: η χρήση ψευδωνύμων στο Μεσαίωνα ήταν αρκετά συνηθισμένη, όπως και η μετέπειτα σύγχυση με τη χρονολόγηση των πηγών.Η απλότητα της σύνθεσης, η διαθεσιμότητα δύο από τα τρία συστατικά (το εγγενές θείο δεν είναι ακόμα ασυνήθιστο στις νότιες περιοχές της Ιταλίας και της Σικελίας), η ευκολία προετοιμασίας - όλα αυτά εγγυώνται μια θριαμβευτική πορεία στις χώρες της Ευρώπης και της Ασίας. Το μόνο πρόβλημα ήταν η λήψη νιτρικού καλίου σε μεγάλες ποσότητες, αλλά και αυτό το έργο αντιμετωπίστηκε με επιτυχία. Δεδομένου ότι το μόνο γνωστό κοίτασμα νιτρικού καλίου εκείνη την εποχή βρισκόταν στην Ινδία (εξ ου και το δεύτερο όνομά του - Ινδικό), εγκαταστάθηκε η τοπική παραγωγή σε όλες σχεδόν τις χώρες. Ήταν αδύνατο να το ονομάσουμε ευχάριστο, ακόμη και με ένα σταθερό περιθώριο αισιοδοξίας: οι πρώτες ύλες για αυτό ήταν η κοπριά, τα εντόσθια ζώων, τα ούρα και οι τρίχες ζώων. Τα λιγότερο δυσάρεστα συστατικά σε αυτό το δύσοσμο και πολύ λερωμένο παρασκεύασμα ήταν ο ασβέστης και η ποτάσα. Όλος αυτός ο πλούτος έπεσε σε λάκκους για αρκετούς μήνες, όπου περιπλανήθηκε υπό την επήρεια αζωτοβακτηρίων. Η αμμωνία που απελευθερώθηκε οξειδώθηκε σε νιτρικά άλατα, που τελικά έδωσε το πολυπόθητο άλας, το οποίο απομονώθηκε και καθαρίστηκε με ανακρυστάλλωση - ασχολία, θα πω επίσης, όχι και η πιο ευχάριστη. Όπως μπορείτε να δείτε, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερα περίπλοκο στη διαδικασία, οι πρώτες ύλες είναι αρκετά προσιτές και η διαθεσιμότητα πυρίτιδας επίσης σύντομα έγινε καθολική.
Η μαύρη (ή καπνιστή) σκόνη εκείνη την εποχή ήταν ένα παγκόσμιο εκρηκτικό. Ούτε κουνημένο ούτε κυλιόμενο, για πολλά χρόνια χρησιμοποιήθηκε τόσο ως όπλο ρίψης όσο και ως γέμιση για τις πρώτες βόμβες - τα πρωτότυπα των σύγχρονων πυρομαχικών. Μέχρι τα τέλη του πρώτου τρίτου του 70ου αιώνα, η πυρίτιδα ανταποκρίνεται πλήρως στις ανάγκες της προόδου. Όμως η επιστήμη και η βιομηχανία δεν έμειναν στάσιμες και σύντομα έπαψε να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις της εποχής λόγω της χαμηλής ισχύος της. Το τέλος του μονοπωλίου της πυρίτιδας μπορεί να αποδοθεί στη δεκαετία του 'XNUMX του XNUMXου αιώνα, όταν οι A. Lavoisier και C. Berthollet οργάνωσαν την παραγωγή αλατιού Berthollet με βάση το χλωρικό κάλιο (Berthollet salt) που ανακάλυψε ο Berthollet.
Η ιστορία του αλατιού berthollet μπορεί να ξεκινήσει από τη στιγμή που ο Claude Berthollet μελέτησε τις ιδιότητες του χλωρίου που ανακαλύφθηκε πρόσφατα από τον Karl Scheele. Περνώντας το χλώριο μέσα από ένα ζεστό συμπυκνωμένο διάλυμα υδροξειδίου του καλίου, ο Berthollet έλαβε μια νέα ουσία, που αργότερα ονομάστηκε χλωρικό κάλιο από τους χημικούς και όχι από τους χημικούς - το άλας του Berthollet. Συνέβη το 1786. Και παρόλο που το αλάτι του διαβόλου δεν έγινε νέο εκρηκτικό, εκπλήρωσε το ρόλο του: πρώτον, χρησίμευσε ως κίνητρο για την αναζήτηση νέων υποκατάστατων για τον εξαθλιωμένο «θεό του πολέμου» και δεύτερον, έγινε ο πρόγονος νέων τύπων εκρηκτικών - μύηση.
εκρηκτικό λάδι
Και το 1846, οι χημικοί πρότειναν δύο νέα εκρηκτικά - πυροξυλίνη και νιτρογλυκερίνη. Στο Τορίνο, ο Ιταλός χημικός Ascanio Sobrero ανακάλυψε ότι αρκούσε η επεξεργασία της γλυκερίνης με νιτρικό οξύ (εκτελέστε νίτρωση) για να σχηματιστεί ένα ελαιώδες διαφανές υγρό - η νιτρογλυκερίνη. Η πρώτη έντυπη αναφορά του δημοσιεύτηκε στο L'Institut (XV, 53), 15 Φεβρουαρίου 1847, και αξίζει κάποια παράθεση. Το πρώτο μέρος του λέει:
«Ο Ascanio Sobrero, καθηγητής τεχνικής χημείας από το Τορίνο, σε επιστολή που μεταδόθηκε από τον καθηγητή. Ο Peluz, αναφέρει ότι από καιρό παράγει εκρηκτικά με τη δράση του νιτρικού οξέος σε διάφορες οργανικές ουσίες, συγκεκριμένα, ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο, θέλγητρα, δεξτρίτες, ζάχαρη γάλακτος κ.λπ. Ο Sobrero μελέτησε επίσης την επίδραση ενός μείγματος νιτρικού και θειικού οξέος στη γλυκερίνη , και η εμπειρία του έδειξε ότι λαμβάνεται μια ουσία παρόμοια με το βαμβάκι που κροταλίζει...»
Ακολουθεί μια περιγραφή της εμπειρίας της νίτρωσης, η οποία ενδιαφέρει μόνο τους οργανικούς χημικούς (και ακόμη και τότε μόνο από ιστορική άποψη), αλλά σημειώνουμε μόνο ένα χαρακτηριστικό: τα νιτροπαράγωγα της κυτταρίνης, καθώς και την ικανότητά τους να εκρήγνυνται , ήταν ήδη αρκετά γνωστά τότε [11].
Η νιτρογλυκερίνη είναι ένα από τα πιο ισχυρά και ευαίσθητα εκρηκτικά, ο χειρισμός του οποίου απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή και προσοχή.
1. Ευαισθησία: οι σφαίρες μπορεί να εκραγούν όταν χτυπηθούν από σφαίρα. Ευαισθησία στην κρούση με βάρος 10 kg πέσει από ύψος 25 cm - 100%. Η καύση μετατρέπεται σε έκρηξη.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 5300 J/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 6500 m/s
4. Brisance: 15-18mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 360-400 κ.εκ βλέπε [6].
Τη δυνατότητα χρήσης νιτρογλυκερίνης έδειξε ο διάσημος Ρώσος χημικός N.N.Zinin, ο οποίος το 1853-1855 κατά τον Κριμαϊκό πόλεμο, μαζί με τον στρατιωτικό μηχανικό V.F.Petrushevsky, παρήγαγαν μεγάλη ποσότητα νιτρογλυκερίνης.
Καθηγητής του Πανεπιστημίου Καζάν Ν.Ν. Ζινίνη
Ο στρατιωτικός μηχανικός V.F. Πετρουσέφσκι
Αλλά ο διάβολος που ζούσε σε νιτρογλυκερίνη αποδείχθηκε μοχθηρός και απερίσκεπτος. Αποδείχθηκε ότι η ευαισθησία αυτής της ουσίας σε εξωτερικές επιδράσεις είναι μόνο ελαφρώς κατώτερη από τον κεραυνό υδραργύρου. Μπορεί να εκραγεί ήδη τη στιγμή της νίτρωσης, δεν πρέπει να ανακινείται, να θερμαίνεται και να ψύχεται, να εκτίθεται στον ήλιο. Μπορεί να εκραγεί κατά την αποθήκευση. Και αν του βάλετε φωτιά με ένα σπίρτο, μπορεί να καεί αρκετά ήρεμα ...
Και όμως, η ανάγκη για ισχυρά εκρηκτικά από τα μέσα του XNUMXου αιώνα ήταν ήδη τόσο μεγάλη που, παρά τα πολυάριθμα ατυχήματα, η νιτρογλυκερίνη άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως στις ανατινάξεις.Προσπάθειες να περιορίσουν τον κακό διάβολο έγιναν από πολλούς, αλλά η φήμη του δαμαστή πήγε στον Άλφρεντ Νόμπελ. Τα σκαμπανεβάσματα αυτής της διαδρομής, καθώς και η τύχη των εσόδων από την πώληση αυτής της ουσίας, είναι ευρέως γνωστά και ο συγγραφέας θεωρεί περιττό να υπεισέλθει στις λεπτομέρειες τους.
Το να "συμπιέζεται" στους πόρους ενός αδρανούς πληρωτικού (και αρκετές δεκάδες ουσίες δοκιμάστηκαν ως τέτοιες, η καλύτερη από τις οποίες αποδείχθηκε ότι ήταν η γη έγχυσης - ένα πορώδες πυριτικό, το 90% του όγκου του οποίου πέφτει σε πόρους που μπορούν να απορροφήσουν ανυπόμονα νιτρογλυκερίνη), η νιτρογλυκερίνη έγινε πολύ πιο «συμβατή», ενώ διατήρησε με όλη σχεδόν την καταστροφική της δύναμη. Όπως γνωρίζετε, ο Νόμπελ έδωσε σε αυτό το μείγμα, εξωτερικά παρόμοιο με την τύρφη, το όνομα "δυναμίτης" (από την ελληνική λέξη "dinos" - δύναμη). Ειρωνεία της μοίρας: ένα χρόνο αφότου ο Νόμπελ έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την παραγωγή δυναμίτη, ο Πετρουσέφσκι αναμειγνύει εντελώς ανεξάρτητα τη νιτρογλυκερίνη με τη μαγνησία και παίρνει εκρηκτικά, που αργότερα ονομάστηκε «ρωσικός δυναμίτης».
Η νιτρογλυκερίνη (ή μάλλον, η τρινιτρική γλυκερίνη) είναι ένας πλήρης εστέρας της γλυκερίνης και του νιτρικού οξέος. Συνήθως λαμβάνεται με επεξεργασία της γλυκερίνης με ένα μείγμα θειικού οξέος (σε χημικούς όρους, μια αντίδραση εστεροποίησης):
Η έκρηξη της νιτρογλυκερίνης συνοδεύεται από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας αέριων προϊόντων:
4 C3H5(NO2)3 = 12 CO2 + 10 Ω2Ο+6Ν2 + Ο2
Η εστεροποίηση προχωρά διαδοχικά σε τρία στάδια: το πρώτο είναι η μονονιτρική γλυκερίνη, το δεύτερο είναι η δινιτρική γλυκερίνη και το τρίτο η τρινιτρική γλυκερίνη. Για πληρέστερη απόδοση νιτρογλυκερίνης, λαμβάνεται 20% περίσσεια νιτρικού οξέος που υπερβαίνει τη θεωρητικά απαιτούμενη ποσότητα.
Η νίτρωση πραγματοποιήθηκε σε πορσελάνινα δοχεία ή συγκολλημένα δοχεία μολύβδου σε λουτρό παγωμένου νερού. Σε μία δοκιμή, ελήφθησαν περίπου 700 g νιτρογλυκερίνης, και μέσα σε μία ώρα από τέτοιες επεμβάσεις, πραγματοποιήθηκαν 3-4.
Αλλά οι αυξανόμενες ανάγκες έκαναν τις δικές τους προσαρμογές στην τεχνολογία για τη λήψη νιτρογλυκερίνης. Με την πάροδο του χρόνου (το 1882), αναπτύχθηκε μια τεχνολογία για την παραγωγή εκρηκτικών σε νιτροποιητές. Ταυτόχρονα, η διαδικασία χωρίστηκε σε δύο στάδια: στο πρώτο στάδιο, η γλυκερίνη αναμίχθηκε με τη μισή ποσότητα θειικού οξέος και έτσι χρησιμοποιήθηκε το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης θερμότητας, μετά το οποίο ένα έτοιμο μείγμα νιτρικού και θειικού οξέος εισάγεται στο ίδιο δοχείο. Έτσι, αποφεύχθηκε η κύρια δυσκολία: η υπερβολική υπερθέρμανση του μίγματος της αντίδρασης. Η ανάμιξη πραγματοποιείται με πεπιεσμένο αέρα σε πίεση 4 atm. Η παραγωγικότητα της διαδικασίας είναι 100 κιλά γλυκερίνης σε 20 λεπτά στους 10-12 βαθμούς.
Λόγω του διαφορετικού ειδικού βάρους της νιτρογλυκερίνης (1,6) και του απόβλητου οξέος (1,7), συλλέγεται από πάνω με μια αιχμηρή διεπαφή. Μετά τη νίτρωση, η νιτρογλυκερίνη πλένεται με νερό, στη συνέχεια πλένεται από υπολείμματα οξέος με σόδα και πλένεται ξανά με νερό. Η ανάμιξη σε όλα τα στάδια της διαδικασίας πραγματοποιείται με πεπιεσμένο αέρα. Η ξήρανση πραγματοποιείται με διήθηση μέσω ενός στρώματος φρυγμένου κοινού άλατος [9].
Όπως μπορείτε να δείτε, η αντίδραση είναι αρκετά απλή (θυμηθείτε το κύμα της τρομοκρατίας στα τέλη του XNUMXου αιώνα, που σηκώθηκε από τους «βομβαρδιστές» που κατέκτησαν την απλή επιστήμη της εφαρμοσμένης χημείας) και ανήκει στον αριθμό των «απλών χημικών διεργασιών» (A. Shtetbacher). Σχεδόν οποιαδήποτε ποσότητα νιτρογλυκερίνης μπορεί να παρασκευαστεί κάτω από τις απλούστερες συνθήκες (η μαύρη σκόνη δεν είναι πολύ πιο εύκολο να γίνει).
Η κατανάλωση αντιδραστηρίων έχει ως εξής: για να λάβετε 150 ml νιτρογλυκερίνης, πρέπει να πάρετε: 116 ml γλυκερίνης. 1126 ml πυκνό θειικό οξύ.
649 ml νιτρικού οξέος (τουλάχιστον 62% συγκέντρωση).
Δυναμίτης σε πόλεμο
Ο δυναμίτης χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στον Γαλλο-Πρωσικό Πόλεμο του 1870-1871, όταν Πρώσοι ξιφομάχοι ανατίναξαν γαλλικές οχυρώσεις με δυναμίτη. Όμως η ασφάλεια του δυναμίτη ήταν σχετική. Ο στρατός ανακάλυψε αμέσως ότι όταν πυροβολείται με μια σφαίρα, δεν εκρήγνυται χειρότερα από τον πρόγονό του και η καύση σε ορισμένες περιπτώσεις μετατρέπεται σε έκρηξη.Αλλά ο πειρασμός να αποκτήσει ισχυρά πυρομαχικά ήταν ακαταμάχητος. Μέσα από αρκετά επικίνδυνα και πολύπλοκα πειράματα, κατέστη δυνατό να διαπιστωθεί ότι ο δυναμίτης δεν θα εκραγεί εάν τα φορτία δεν αυξηθούν αμέσως, αλλά σταδιακά, διατηρώντας την επιτάχυνση του βλήματος εντός ασφαλών ορίων.
Η λύση του προβλήματος σε τεχνικό επίπεδο φάνηκε στη χρήση πεπιεσμένου αέρα. Τον Ιούνιο του 1886, ο υπολοχαγός Edmund Ludwig G. Zelinsky του 5ου Συντάγματος Πυροβολικού του Στρατού των Ηνωμένων Πολιτειών δοκίμασε και βελτίωσε το αρχικό σχέδιο Αμερικανικής Μηχανικής. Ένα πνευματικό όπλο με διαμέτρημα 380 mm και μήκος 15 m, χρησιμοποιώντας αέρα συμπιεσμένο έως 140 atm, μπορούσε να ρίξει οβίδες μήκους 3,35 m με 227 kg δυναμίτη στα 1800 m. χιλιάδες m.
Η κινητήρια δύναμη παρείχε δύο κυλίνδρους πεπιεσμένου αέρα, η κορυφή των οποίων συνδέθηκε με το όπλο με έναν εύκαμπτο σωλήνα. Ο δεύτερος κύλινδρος ήταν ένα απόθεμα για την τροφοδοσία του επάνω και η πίεση σε αυτόν διατηρήθηκε χρησιμοποιώντας μια αντλία ατμού θαμμένη στο έδαφος. Το βλήμα, γεμάτο με δυναμίτη, είχε σχήμα βέλους -βέλος πυροβολικού- και είχε κεφαλή 50 λιβρών.
Ο Δούκας του Κέιμπριτζ διέταξε τον στρατό να δοκιμάσει ένα τέτοιο σύστημα στο Milford Haven, αλλά το όπλο εξάντλησε σχεδόν όλα τα πυρομαχικά πριν τελικά χτυπήσει τον στόχο, ο οποίος, ωστόσο, καταστράφηκε πολύ αποτελεσματικά. Οι Αμερικανοί ναύαρχοι ήταν ενθουσιασμένοι με το νέο όπλο: το 1888, κυκλοφόρησαν χρήματα για την κατασκευή 250 όπλων δυναμίτη για παράκτιο πυροβολικό.
Το 1885, ο Ζελίνσκι ίδρυσε την Εταιρεία Πνευματικών Όπλων για εφαρμογή στον στρατό και μετά ΠΟΛΕΜΙΚΟ ΝΑΥΤΙΚΟ πνευματικά όπλα με κοχύλια δυναμίτη. Τα πειράματά του οδήγησαν στο να μιλήσει για τα αεροβόλα όπλα ως ένα νέο πολλά υποσχόμενο όπλα. Το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ κατασκεύασε ακόμη και το καταδρομικό δυναμίτη Vesuvius το 1888, εκτοπίζοντας 944 τόνους, οπλισμένο με τρία τέτοια πυροβόλα των 381 χλστ.
Σχέδιο του καταδρομικού "δυναμίτη" "Vesuvius"
[κέντρο]
Και έτσι έμοιαζαν τα ακίνητα όπλα του που έβγαιναν έξω[/ Center]
Αλλά ένα περίεργο πράγμα: μετά από μερικά χρόνια, ο ενθουσιασμός αντικαταστάθηκε από την απογοήτευση. «Κατά τη διάρκεια του Ισπανοαμερικανικού Πολέμου», είπαν οι Αμερικανοί πυροβολητές σε αυτή την περίπτωση, «αυτά τα όπλα δεν χτυπούσαν ποτέ στο σωστό μέρος». Και παρόλο που το θέμα εδώ δεν ήταν τόσο στα όπλα, αλλά στην ικανότητα των πυροβολητών να πυροβολούν με ακρίβεια και στην άκαμπτη τοποθέτηση των όπλων, αυτό το σύστημα δεν έλαβε περαιτέρω ανάπτυξη.
Το 1885, ο Holland τοποθέτησε ένα αεροβόλο όπλο Zelinsky στο υποβρύχιο του Νο. 4. Δεν ήρθε όμως στις πρακτικές του δοκιμασίες, γιατί. το σκάφος υπέστη σοβαρό ατύχημα κατά την καθέλκυση.
Το 1897, ο Holland επανόπλισε το υποβρύχιο του Νο. 8 με το νέο πυροβόλο όπλο Zelinsky. Ο οπλισμός ήταν ένας σωλήνας τορπίλης 18 ιντσών (457 χλστ.) με τρεις τορπίλες Whitehead, καθώς και ένα αυστηρό αεροβόλο Zelinsky για βλήματα δυναμίτη (πυρομαχικά φορτίο 7 γύρους των 222 λιβρών (100,7 κιλά) το καθένα). Ωστόσο, λόγω της πολύ κοντής κάννης, που περιορίζεται από το μέγεθος του σκάφους, αυτό το όπλο είχε μικρή εμβέλεια βολής. Μετά από πρακτική πυροδότηση, ο εφευρέτης το αποσυναρμολόγησε το 1899.
Στο μέλλον, ούτε ο Holland ούτε άλλοι σχεδιαστές εγκατέστησαν όπλα (συσκευές) για τη ρίψη ναρκών και οβίδων δυναμίτη στα υποβρύχια τους. Έτσι τα όπλα του Zelinsky ανεπαίσθητα, αλλά γρήγορα έφυγαν από τη σκηνή [12].
Αδελφή της νιτρογλυκερίνης
Από χημική άποψη, η γλυκερίνη είναι ο απλούστερος εκπρόσωπος της κατηγορίας των τριυδρικών αλκοολών. Υπάρχει το διατομικό του ανάλογο - αιθυλενογλυκόλη. Είναι να απορεί κανείς που αφού εξοικειώθηκαν με τη νιτρογλυκερίνη, οι χημικοί έστρεψαν την προσοχή τους και στην αιθυλενογλυκόλη, ελπίζοντας ότι θα ήταν πιο βολικό στη χρήση.
Αλλά και εδώ ο διάβολος των εκρηκτικών έδειξε τον ιδιότροπο χαρακτήρα του. Τα χαρακτηριστικά της δινιτροαιθυλενογλυκόλης (αυτό το εκρηκτικό δεν έλαβε ποτέ το δικό του όνομα) αποδείχθηκε ότι δεν διαφέρουν πολύ από τη νιτρογλυκερίνη:
1. Ευαισθησία: έκρηξη όταν 2 κιλά φορτίου πέφτουν από ύψος 20 cm. ευαίσθητο στην τριβή, στη φωτιά.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 6900 J/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 7200 m/s
4. Brisance: 16,8mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 620-650 κ.β. εκ.
Λήφθηκε για πρώτη φορά από τον Henry το 1870. Λήφθηκε με προσεκτική νίτρωση της αιθυλενογλυκόλης με τρόπο παρόμοιο με αυτόν της νιτρογλυκερίνης (μίγμα νιτροποίησης: H2SO4 - 50%, HNO3 - πενήντα%; αναλογία - 50 προς 1 σε σχέση με την αιθυλενογλυκόλη).
Η διαδικασία νίτρωσης μπορεί να πραγματοποιηθεί σε χαμηλότερη θερμοκρασία, η οποία προδιαθέτει για υψηλότερη απόδοση [7, 8].
Παρά το γεγονός ότι, σε γενικές γραμμές, η ευαισθησία του GNEG αποδείχθηκε κάπως χαμηλότερη από αυτή του NG, η χρήση του δεν υπόσχεται σημαντικά οφέλη. Αν προσθέσουμε σε αυτό μια υψηλότερη μεταβλητότητα από αυτή του NG και μια χαμηλότερη διαθεσιμότητα πρώτης ύλης, γίνεται σαφές ότι αυτή η διαδρομή δεν οδήγησε πουθενά.
Ωστόσο, δεν ήταν και εντελώς άχρηστο. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως πρόσθετο στον δυναμίτη, στα χρόνια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, λόγω έλλειψης γλυκερίνης, χρησιμοποιήθηκε ως υποκατάστατο της νιτρογλυκερίνης σε σκόνες χωρίς καπνό. Μια τέτοια πυρίτιδα είχε μικρή διάρκεια ζωής λόγω της αστάθειας του DNEG, αλλά σε συνθήκες πολέμου αυτό δεν είχε πραγματικά σημασία: κανείς δεν επρόκειτο να τις αποθηκεύσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ποδιά του Christian Schönbein
Δεν είναι γνωστό πόσο χρόνο θα είχε αφιερώσει ο στρατός αναζητώντας τρόπους για να ηρεμήσει τη νιτρογλυκερίνη εάν, μέχρι τα τέλη του 16ου αιώνα, η βιομηχανική τεχνολογία για την παραγωγή ενός άλλου νιτροεστέρα δεν είχε φτάσει εγκαίρως. Συνοπτικά, το ιστορικό της εμφάνισής του έχει ως εξής [XNUMX].
Το 1832, ο Γάλλος χημικός Henri Braconnot ανακάλυψε ότι όταν το άμυλο και οι ίνες ξύλου υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με νιτρικό οξύ, σχηματίστηκε ένα ασταθές εύφλεκτο και εκρηκτικό υλικό, το οποίο ονόμασε ξυλοειδίνη. Είναι αλήθεια ότι το θέμα περιορίστηκε στην αναφορά αυτής της ανακάλυψης. Έξι χρόνια αργότερα, το 1838, ένας άλλος Γάλλος χημικός, ο Théophile-Jules Pelouze, επεξεργάστηκε το χαρτί και το χαρτόνι με παρόμοιο τρόπο και έλαβε ένα παρόμοιο υλικό, το οποίο ονόμασε νιτραμιδίνη. Ποιος θα το φανταζόταν τότε, αλλά ο λόγος για την αδυναμία χρήσης της νιτραμιδίνης για τεχνικούς σκοπούς ήταν ακριβώς η χαμηλή της σταθερότητα.
Το 1845, ο Ελβετός χημικός Christian Friedrich Schönbein (ο οποίος είχε γίνει διάσημος μέχρι τότε για την ανακάλυψη του όζοντος) πραγματοποίησε πειράματα στο εργαστήριό του. Η γυναίκα του του απαγόρευσε αυστηρά να φέρει τις φιάλες του στην κουζίνα, γι' αυτό έσπευσε να ολοκληρώσει το πείραμα ερήμην της - και χύθηκε λίγο από το καυστικό μείγμα στο τραπέζι. Σε μια προσπάθεια να αποφύγει το σκάνδαλο, σύμφωνα με τις καλύτερες παραδόσεις της ελβετικής περιποίησης, το σκούπισε με την ποδιά εργασίας του, αφού το μείγμα δεν ήταν πολύ. Έπειτα, επίσης κατά την παράδοση της ελβετικής λιτότητας, έπλυνε την ποδιά με νερό και την κρέμασε πάνω από τη σόμπα για να στεγνώσει. Πόσο καιρό ή για λίγο κρέμονταν εκεί, η ιστορία είναι σιωπηλή, αλλά είναι γνωστό με βεβαιότητα ότι μετά το στέγνωμα η ποδιά ξαφνικά εξαφανίστηκε. Επιπλέον, δεν εξαφανίστηκε αθόρυβα, στα αγγλικά, αλλά δυνατά, θα έλεγε κανείς μαγευτικά: αστραπιαία και ένα δυνατό ποπ μιας έκρηξης. Αλλά να τι τράβηξε την προσοχή του Shenbein: η έκρηξη έγινε χωρίς την παραμικρή τζούρα καπνού!
Και παρόλο που ο Shenbein δεν ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε τη νιτροκυτταρίνη, ήταν αυτός που έμελλε να βγάλει ένα συμπέρασμα σχετικά με τη σημασία της ανακάλυψης. Εκείνη την εποχή, στο πυροβολικό χρησιμοποιήθηκε μαύρη σκόνη, η αιθάλη από την οποία λέρωσε τόσο τα όπλα που έπρεπε να καθαρίζονται μεταξύ των βολών και μετά τα πρώτα βόλια σηκώθηκε ένα τέτοιο παραπέτασμα καπνού που έπρεπε να πολεμήσει κανείς σχεδόν στα τυφλά. Τι μπορούμε να πούμε για το γεγονός ότι ρουφηξιές μαύρου καπνού σημάδεψαν τέλεια τη θέση των μπαταριών. Το μόνο που φώτιζε τη ζωή ήταν η συνειδητοποίηση ότι ο εχθρός βρισκόταν στην ίδια θέση. Ως εκ τούτου, ο στρατός αντέδρασε με ενθουσιασμό στο εκρηκτικό, το οποίο βγάζει πολύ λιγότερο καπνό και, επιπλέον, είναι επίσης πιο ισχυρό από τη μαύρη σκόνη.
Η νιτροκυτταρίνη, χωρίς τα μειονεκτήματα της μαύρης σκόνης, κατέστησε δυνατή την καθιέρωση της παραγωγής άκαπνης πυρίτιδας. Και, σύμφωνα με τις παραδόσεις εκείνης της εποχής, αποφάσισαν να το χρησιμοποιήσουν και ως προωθητικό και ως εκρηκτικό. Το 1885, μετά από πολυάριθμες πειραματικές εργασίες, ο Γάλλος μηχανικός Paul Viel έλαβε και δοκίμασε αρκετά κιλά ελασματοειδούς σκόνης πυροξυλίνης, που ονομάζεται πυρίτιδα "Β" - η πρώτη σκόνη χωρίς καπνό. Οι δοκιμές απέδειξαν τα οφέλη της νέας πυρίτιδας.
Ωστόσο, δεν ήταν εύκολο να καθιερωθεί η παραγωγή μεγάλης ποσότητας νιτροκυτταρίνης για στρατιωτικές ανάγκες. Η νιτροκυτταρίνη ήταν πολύ ανυπόμονη για να περιμένει μάχες και τα εργοστάσια, κατά κανόνα, απογειώθηκαν με αξιοζήλευτη κανονικότητα, σαν να ανταγωνίζονταν σε αυτό την παραγωγή νιτρογλυκερίνης. Κατά τη δημιουργία της τεχνολογίας για τη βιομηχανική παραγωγή πυροξυλίνης, έπρεπε να ξεπεραστούν τέτοια εμπόδια, όπως για κανένα άλλο εκρηκτικό. Χρειάστηκε ένα ολόκληρο τέταρτο του αιώνα για να εκτελεστούν μια σειρά εργασιών από ερευνητές από διάφορες χώρες έως ότου αυτό το πρωτότυπο ινώδες εκρηκτικό έγινε κατάλληλο για χρήση και μέχρι να βρεθούν πολυάριθμα μέσα και μέθοδοι που εγγυώνται κατά κάποιο τρόπο την έκρηξη κατά την παρατεταμένη αποθήκευση του προϊόντος. Η έκφραση «κάπως» δεν είναι μια λογοτεχνική συσκευή, αλλά μια αντανάκλαση της πολυπλοκότητας που έχουν αντιμετωπίσει οι χημικοί και οι τεχνολόγοι στον καθορισμό των κριτηρίων για τη βιωσιμότητα. Δεν υπήρχε σταθερή κρίση σχετικά με τις προσεγγίσεις για τον καθορισμό των κριτηρίων σταθερότητας και με την περαιτέρω επέκταση του πεδίου χρήσης αυτού του εκρηκτικού, οι συνεχείς εκρήξεις αποκάλυψαν όλο και περισσότερα μυστηριώδη χαρακτηριστικά στη συμπεριφορά αυτού του περίεργου πολύπλοκου αιθέρα. Μόλις το 1891 ο James Dewar και ο Frederick Abel κατάφεραν να βρουν μια ασφαλή τεχνολογία.
Η παραγωγή πυροξυλίνης απαιτεί μεγάλο αριθμό βοηθητικών συσκευών και μια μακρά τεχνολογική διαδικασία, στην οποία όλες οι λειτουργίες πρέπει να εκτελούνται εξίσου προσεκτικά και διεξοδικά.
Το αρχικό προϊόν για την παραγωγή πυροξυλίνης είναι η κυτταρίνη, ο καλύτερος εκπρόσωπος της οποίας είναι το βαμβάκι. Η φυσική καθαρή κυτταρίνη είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από υπολείμματα γλυκόζης, που είναι στενός συγγενής του αμύλου:(C6H10O5)n. Επιπλέον, τα απόβλητα των χαρτοβιομηχανιών μπορούν να γίνουν πηγή εξαιρετικών πρώτων υλών.
Η νίτρωση των ινών κατακτήθηκε σε βιομηχανική κλίμακα ήδη από τη δεκαετία του '60 του XNUMXου αιώνα και γινόταν σε κεραμικά δοχεία με περαιτέρω συμπίεση σε φυγοκεντρητές. Ωστόσο, στα τέλη του αιώνα, αυτή η πρωτόγονη μέθοδος αντικαταστάθηκε από την αμερικανική τεχνολογία, αν και στα χρόνια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου αναβίωσε λόγω του χαμηλού κόστους και της απλότητάς της (πιο συγκεκριμένα, του πρωτογονισμού).
Το καθαρισμένο βαμβάκι φορτώνεται σε έναν νιτροποιητή, ένα μείγμα νιτροποίησης (HNO3 - 24%, Η2SO4 - 69%, νερό - 7%) με βάση 15 κιλά ινών 900 κιλά μείγματος, που δίνει απόδοση 25 κιλών πυροξυλίνης.
Οι νιτρωτές συνδέονται σε μπαταρίες, που αποτελούνται από τέσσερις αντιδραστήρες και έναν φυγόκεντρο. Οι νιτροποιητές φορτώνονται με ένα χρονικό διάστημα (περίπου 40 λεπτά) ίσο με το χρόνο στυψίματος, το οποίο εξασφαλίζει τη συνέχεια της διαδικασίας.
Η πυροξυλίνη είναι ένα μείγμα προϊόντων διαφόρων βαθμών νίτρωσης κυτταρίνης. Η πυροξυλίνη, που λαμβάνεται με χρήση φωσφορικού οξέος αντί για θειικό οξύ, είναι πολύ σταθερή, αλλά αυτή η τεχνολογία δεν έχει ριζώσει λόγω του υψηλότερου κόστους και της χαμηλότερης παραγωγικότητας.
Η συμπιεσμένη πυροξυλίνη τείνει να αναφλέγεται αυθόρμητα και χρειάζεται να υγρανθεί. Το νερό που χρησιμοποιείται για το πλύσιμο και τη σταθεροποίηση της πυροξυλίνης δεν πρέπει να περιέχει αλκαλικούς παράγοντες, καθώς τα προϊόντα αλκαλικής αποδόμησης είναι καταλύτες αυτανάφλεξης. Το τελικό στέγνωμα στην απαιτούμενη περιεκτικότητα σε υγρασία επιτυγχάνεται με έκπλυση με απόλυτο οινόπνευμα.
Αλλά ακόμη και η βρεγμένη νιτροκυτταρίνη δεν είναι απαλλαγμένη από προβλήματα: είναι ευαίσθητη σε μόλυνση από μικροοργανισμούς που προκαλούν μούχλα. Προστατέψτε το με κερί στην επιφάνεια. Το τελικό προϊόν είχε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
1. Η ευαισθησία της πυροξυλίνης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την υγρασία. Το ξηρό (3 - 5% υγρασία) αναφλέγεται εύκολα από ανοιχτή φλόγα ή από το άγγιγμα ζεστού μετάλλου, διάτρησης, τριβής. Εκρήγνυται όταν ένα φορτίο 2 κιλών πέφτει από ύψος 10 εκ. Με την αύξηση της υγρασίας, η ευαισθησία μειώνεται και στο 50% νερό η ικανότητα έκρηξης εξαφανίζεται.
2. Ενέργεια εκρηκτικού μετασχηματισμού - 4200 MJ/kg.
3. Ταχύτητα έκρηξης: 6300 m/s
4. Brisance: 18mm.
5. Υψηλή έκρηξη: 240 κ.β. εκ.
Και όμως, παρά τα μειονεκτήματα, η χημικά πιο σταθερή πυροξυλίνη ταίριαζε στον στρατό περισσότερο από τη νιτρογλυκερίνη και τον δυναμίτη, η ευαισθησία της μπορούσε να ρυθμιστεί αλλάζοντας την υγρασία της. Ως εκ τούτου, η συμπιεσμένη πυροξυλίνη άρχισε να βρίσκει ευρεία εφαρμογή για τον εξοπλισμό κεφαλών ορυχείων και οβίδων, αλλά με την πάροδο του χρόνου, αυτό το απαράμιλλο προϊόν έδωσε τη θέση του σε νιτρωμένα παράγωγα αρωματικών υδρογονανθράκων. Η νιτροκυτταρίνη παρέμεινε ως προωθητικό εκρηκτικό, αλλά ως εκρηκτικό έκρηξης έχει γίνει για πάντα παρελθόν [9].
Εκρηκτικό ζελέ και μπαρούτι νιτρογλυκερίνης
«Η μαύρη σκόνη… αντιπροσωπεύει όλα τα βήματα περαιτέρω βελτίωσης - με τη βοήθεια μιας επιστημονικής μελέτης των αόρατων φαινομένων που συμβαίνουν κατά την καύση της. Η σκόνη χωρίς καπνό είναι ένας νέος σύνδεσμος μεταξύ της δύναμης των χωρών και της επιστημονικής τους ανάπτυξης. Για το λόγο αυτό, όντας ένας από τους πολεμιστές της ρωσικής επιστήμης, εγώ, με την πτώση της δύναμης και των ετών μου, δεν τολμώ να αναλύσω τα προβλήματα της σκόνης χωρίς καπνό ... "
Ο αναγνώστης, τουλάχιστον λίγο εξοικειωμένος με την ιστορία της χημείας, μάλλον έχει ήδη μαντέψει ποιανού τα λόγια είναι αυτά - ο λαμπρός Ρώσος χημικός D.I. Mendeleev.
Ως πεδίο χημικής γνώσης, ο Mendeleev αφιέρωσε μεγάλη προσπάθεια και προσοχή στην κατασκευή σκόνης τα τελευταία χρόνια της ζωής του - το 1890-1897. Όμως, όπως πάντα, της ενεργού φάσης ανάπτυξης προηγήθηκε μια περίοδος προβληματισμού, συσσώρευσης και συστηματοποίησης της γνώσης.
Όλα ξεκίνησαν από το γεγονός ότι το 1875 ο ακούραστος Άλφρεντ Νόμπελ έκανε μια άλλη ανακάλυψη: ένα πλαστικό και ελαστικό στερεό διάλυμα νιτροκυτταρίνης σε νιτρογλυκερίνη. Συνδύαζε με μεγάλη επιτυχία στερεά μορφή, υψηλή πυκνότητα, ευκολία χύτευσης, συμπυκνωμένη ενέργεια και αναισθησία στην υψηλή ατμοσφαιρική υγρασία. Το ζελέ, που καίγεται πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο και νερό, αποτελούνταν από 8% δινιτροκυτταρίνη και 92% νιτρογλυκερίνη.
Σε αντίθεση με τον τεχνικό Νόμπελ, ο D.I. Ο Mendeleev προχώρησε από μια καθαρά επιστημονική προσέγγιση. Βάσισε την έρευνά του σε μια καλά καθορισμένη και χημικά αυστηρά τεκμηριωμένη ιδέα: η επιθυμητή ουσία κατά την καύση θα πρέπει να απελευθερώνει ένα μέγιστο αέρια προϊόντα ανά μονάδα βάρους. Από χημική άποψη, αυτό σημαίνει ότι το οξυγόνο σε αυτή την ένωση θα πρέπει να είναι αρκετό για να μετατρέψει πλήρως τον άνθρακα σε αέριο οξείδιο, το υδρογόνο σε νερό και την οξειδωτική ικανότητα να παρέχει ενέργεια για όλη αυτή τη διαδικασία. Ένας λεπτομερής υπολογισμός οδήγησε στον τύπο της ακόλουθης σύνθεσης: C30Н38(NO2)12O25. Κατά την καύση, θα πρέπει να λάβετε τα ακόλουθα:
C30Н38(NO2)12O25 = 30 CO + 19 H2Ο+6Ν2
Η διεξαγωγή μιας στοχευμένης αντίδρασης για τη σύνθεση μιας ουσίας μιας τέτοιας σύνθεσης, ακόμη και επί του παρόντος, δεν είναι εύκολη υπόθεση, επομένως, στην πράξη, χρησιμοποιήθηκε ένα μείγμα 7-10% νιτροκυτταρίνης και 90-93% νιτρογλυκερίνης. Το ποσοστό περιεκτικότητας σε άζωτο είναι περίπου 13,7%, το οποίο είναι ελαφρώς υψηλότερο από ό,τι για το πυροκολλίδιο (12,4%). Η λειτουργία δεν είναι ιδιαίτερα δύσκολη, δεν απαιτεί τη χρήση πολύπλοκου εξοπλισμού (που εκτελείται στην υγρή φάση) και προχωρά υπό κανονικές συνθήκες.
Το 1888, ο Νόμπελ έλαβε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την πυρίτιδα που κατασκευάζεται από νιτρογλυκερίνη και κολοξυλίνη (ίνες χαμηλής περιεκτικότητας σε νιτρώσεις), που ονομάζεται πυρίτιδα χωρίς καπνό, όπως η πυροξυλίνη. Αυτή η σύνθεση έχει χρησιμοποιηθεί σχεδόν αμετάβλητη μέχρι τώρα με διάφορες τεχνικές ονομασίες, οι πιο γνωστές από τις οποίες είναι cordite και ballistite. Η κύρια διαφορά είναι στην αναλογία μεταξύ νιτρογλυκερίνης και πυροξυλίνης (είναι υψηλότερη στον κορδίτη) [13].
Πώς σχετίζονται αυτά τα VV μεταξύ τους; Ας δούμε τον πίνακα:
Πίνακας 1.
-------------------------------------------------- -------------------------------
VV ...... Ευαισθησία .... Ενέργεια ... Ταχύτητα...... Brisance ... Υψηλή έκρηξη
.........(kg / cm /% εκρήξεις) .... εκρήξεις .... εκρήξεις
-------------------------------------------------- ------------------------------------
ГН..........2/4/100............5300........6500...........15 - 18...........360 - 400
ДНЭГ......2/10/100...........6900.........7200..........16,8...............620 - 650
НК.........2/25/10............4200.........6300...........18.................240
-------------------------------------------------- ------------------------------------
Τα χαρακτηριστικά όλων των εκρηκτικών είναι αρκετά κοντά, αλλά η διαφορά στις φυσικές ιδιότητες υπαγόρευσε διαφορετικές θέσεις εφαρμογής τους.
Όπως έχουμε ήδη δει, ούτε η νιτρογλυκερίνη ούτε η πυροξυλίνη ικανοποίησαν τους στρατιωτικούς με τον χαρακτήρα τους. Ο λόγος για τη χαμηλή σταθερότητα αυτών των ουσιών, μου φαίνεται, βρίσκεται στην επιφάνεια. Και οι δύο ενώσεις (ή τρεις - μετρώντας και δινιτροαιθυλενογλυκόλη) είναι εκπρόσωποι της κατηγορίας των αιθέρων. Και η ομάδα εστέρων δεν είναι σε καμία περίπτωση ένας από τους ηγέτες στη χημική αντοχή. Μάλλον, μπορεί να βρεθεί ανάμεσα σε ξένους. Η νιτροομάδα, η οποία περιέχει άζωτο σε μια μάλλον περίεργη κατάσταση οξείδωσης +5, δεν είναι επίσης μοντέλο σταθερότητας. Η συμβίωση αυτού του ισχυρού οξειδωτικού παράγοντα με έναν τόσο καλό αναγωγικό παράγοντα όπως η υδροξυλική ομάδα των αλκοολών οδηγεί αναπόφευκτα σε μια σειρά από αρνητικές συνέπειες, η πιο δυσάρεστη από τις οποίες είναι η ιδιότροπη εφαρμογή.
Γιατί οι χημικοί και ο στρατός αφιέρωσαν τόσο πολύ χρόνο πειραματιζόμενοι μαζί τους; Όπως μπορείτε να δείτε, δωροδοκήθηκε πολλά και πολλά. Στρατιωτικά - μεγαλύτερη ισχύς και διαθεσιμότητα πρώτων υλών, που αύξησαν τη μαχητική αποτελεσματικότητα του στρατού και τον έκαναν αναίσθητο στις παραδόσεις σε καιρό πολέμου. Τεχνολόγοι - ήπιες συνθήκες σύνθεσης (δεν χρειάζεται χρήση υψηλών θερμοκρασιών και υψηλής πίεσης) και τεχνολογική ευκολία (παρά τις διαδικασίες πολλαπλών σταδίων, όλες οι αντιδράσεις προχωρούν σε έναν όγκο αντίδρασης και χωρίς την ανάγκη απομόνωσης ενδιάμεσων προϊόντων).
Οι πρακτικές αποδόσεις των προϊόντων ήταν επίσης αρκετά υψηλές (Πίνακας 2), γεγονός που δεν προκάλεσε επείγουσα ανάγκη αναζήτησης πηγών μεγάλης ποσότητας φθηνού νιτρικού οξέος (το θέμα με το θειικό οξύ επιλύθηκε πολύ νωρίτερα).
Πίνακας 2.
-------------------------------------------------- ---------------------------------
BB ...... Κατανάλωση αντιδραστηρίων ανά 1 kg ..... Αριθμός σταδίων .... Αριθμός προϊόντων που κυκλοφόρησαν
.........Αζωτούχο οξύ..Θειικό οξύ
-------------------------------------------------- ---------------------------------
ΓΝ......10............23............3..... ........... ........ένας
ΔΝΕΓ....16,5...............16,5...............2......... ... ............ένας
ΝΚ........8,5............25............3... ........ ............ένας
-------------------------------------------------- ---------------------------------
Η κατάσταση άλλαξε δραματικά όταν μπήκαν στη σκηνή νέες υποστάσεις του διαβόλου των εκρηκτικών: τρινιτροφαινόλη και τρινιτροτολουόλιο.
(Για να συνεχιστεί)
Τα ειδησεογραφικά μας κανάλια
Εγγραφείτε και μείνετε ενημερωμένοι με τα τελευταία νέα και τα πιο σημαντικά γεγονότα της ημέρας.
πληροφορίες