Gerçekten de şeytan, her an etraftaki her şeyi yok etmeye ve kırmaya hazır bir şekilde patlayıcıların içinde oturuyor. Bu cehennem yaratığını kontrol altında tutmak ve sadece gerektiğinde serbest bırakmak kimyagerlerin ve piroteknikçilerin patlayıcıları üretirken ve kullanırken çözmeleri gereken temel sorundur. Patlayıcıların (patlayıcıların) yaratılış ve gelişim tarihinde, bir damla suda olduğu gibi, devletlerin ve imparatorlukların ortaya çıkışı, gelişimi ve yıkımı tarihi gösterilmektedir.
Derslerin ana hatlarını hazırlayan yazar, yöneticileri bilimlerin gelişimine ve her şeyden önce matematikçilerin doğal üçlüsüne - fizik - kimyaya - dikkatli bir şekilde dikkat eden ülkelerin gelişmelerinde zirvelere ulaştığını defalarca fark etti. Çarpıcı bir örnek, yarım yüzyılda, bazılarını ayrıntılı bir Avrupa haritasında bile "küçük bir kapsam" olmadan görmek zor olan farklı devletlerin birliğinden bir sıçrama yapan Almanya'nın dünya sahnesindeki hızlı yükselişi olabilir., bir buçuk asırdır hesaba katılması gereken bir imparatorluğa. Bu süreçte büyük Bismarck'ın faziletlerini azaltmadan, Fransız-Prusya savaşının muzaffer sona ermesinden sonra söylediği cümleyi alıntılayacağım: "Bu savaşı basit bir Alman öğretmeni kazandı." Yazar, incelemesini, her zaman olduğu gibi, hiçbir şekilde kendi görüşünü dışlamadığını iddia etmeden, ordunun ve devletin savaş kabiliyetini artırmanın kimyasal yönüne ayırmak istiyor.
Makaleyi yayınlarken, Jules Verne gibi yazar, belirli teknolojik ayrıntıları belirtmekten kasıtlı olarak kaçınır ve dikkatini tamamen endüstriyel patlayıcı elde etme yöntemlerine odaklar. Bu, yalnızca bilim adamının çalışmalarının sonuçları için (pratik veya gazetecilik olsun) oldukça anlaşılır bir sorumluluk duygusundan değil, aynı zamanda çalışmanın konusunun “Neden her şey böyleydi ve başka türlü değil mi?” Ve “onu ilk alan kimdi? madde” değil.
Buna ek olarak, yazar, okuyuculardan kimyasal terimlerin - bilimin niteliklerinin (okul çocukları tarafından en çok sevilen değil, kendi pedagojik deneyiminin gösterdiği gibi) zorla kullanımı için affetmelerini ister. Kimyasal terimlerden bahsetmeden kimyasallar hakkında yazmanın imkansız olduğunu fark eden yazar, özel kelime dağarcığını en aza indirmeye çalışacaktır.
Ve son şey. Yazar tarafından verilen rakamlar hiçbir şekilde nihai gerçek olarak kabul edilmemelidir. Farklı kaynaklardaki patlayıcıların özelliklerine ilişkin veriler farklıdır ve bazen oldukça güçlüdür. Bu anlaşılabilir bir durumdur: mühimmatın özellikleri, "pazarlanabilir" türlerine, yabancı maddelerin varlığına / yokluğuna, stabilizatörlerin tanıtımına, sentez modlarına ve diğer birçok faktöre çok bağlıdır. Patlayıcıların özelliklerini belirleme yöntemleri de tekdüzelik ile ayırt edilmez (burada daha fazla standardizasyon olacak olsa da) ve ayrıca özel tekrarlanabilirlikten zarar görmezler.
BB sınıflandırması
Patlamanın türüne ve dış etkilere karşı hassasiyetine bağlı olarak, tüm patlayıcılar üç ana gruba ayrılır:
1. BB'yi Başlatmak.
2. Patlayıcı patlayıcılar.
3. Patlayıcı fırlatmak.
BB başlatılıyor. Dış etkilere karşı oldukça hassastırlar. Özelliklerinin geri kalanı genellikle düşüktür. Ancak değerli bir özellikleri vardır - patlamalarının (patlamalarının), genellikle diğer dış etkenlere hiç duyarlı olmayan veya çok düşük hassasiyete sahip olan patlatma ve itme patlayıcıları üzerinde bir patlama etkisi vardır. Bu nedenle, başlatıcı maddeler yalnızca patlatma veya itici patlayıcıların patlamasını uyarmak için kullanılır. Başlatıcı patlayıcıların kullanımının güvenliğini sağlamak için koruyucu cihazlar (kapsül, kapsül kılıfı, kapsül kapağı, elektrikli kapsül, sigorta) içinde paketlenirler. Başlatıcı patlayıcıların tipik temsilcileri: cıva fulminat, kurşun azid, tenres (TNPC).
Patlayıcı patlayıcılar. Aslında söyledikleri ve yazdıkları budur. Mermiler, mayınlar, bombalar, roketler, kara mayınları donatıyorlar; köprüleri, arabaları, iş adamlarını havaya uçururlar…
Patlayıcı patlayıcılar, patlayıcı özelliklerine göre üç gruba ayrılır:
- artan güç (temsilciler: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- normal güç (temsilciler: TNT, melinit, plastik);
- azaltılmış güç (temsilciler: amonyum nitrat ve karışımları).
Arttırılmış güce sahip patlayıcılar, dış etkilere karşı biraz daha hassastır ve bu nedenle, daha sık olarak, balgamlaştırıcılarla (patlayıcıların hassasiyetini azaltan maddeler) bir karışımda veya ikincisinin gücünü artırmak için normal güçte patlayıcılarla bir karışımda kullanılırlar. Bazen ara kapsül olarak yüksek güçlü patlayıcılar kullanılır.
Patlayıcı atmak. Bunlar çeşitli barutlardır - siyah dumanlı, dumansız piroksilin ve nitrogliserin. Ayrıca havai fişekler, sinyal ve aydınlatma fişekleri, aydınlatma mermileri, mayınlar ve hava bombaları için çeşitli piroteknik karışımlar içerir.
Kara barut ve Kara Berthold hakkında
Birkaç yüzyıl boyunca insanlar tarafından kullanılan tek patlayıcı türü kara baruttu. Yardımı ile düşmana top mermileri atıldı ve onunla patlayıcı mermiler dolduruldu. Barut, yeraltı madenlerinde kale duvarlarını yıkmak, kayaları kırmak için kullanıldı.
Avrupa'da, 13. yüzyıldan ve hatta daha önce Çin, Hindistan ve Bizans'ta tanındı. Havai fişekler için barutun ilk kaydedilen tanımı, 682'de Çinli bilim adamı Sun-Simyao tarafından tanımlandı. Yunanlı Maximilian (XIII-XIV yüzyıllar), "Işık Kitabı" adlı incelemesinde, Bizans'ta kullanılan potasyum nitrat bazlı bir karışımı tanımladı. ünlü "yunan ateşi" ve %60 nitrat, %20 kükürt ve %20 kömürden oluşur.
Barutun keşfinin Avrupa tarihi, 1242'de "Liber de Nullitate Magiae" adlı kitabında roketler ve havai fişekler için bir kara barut tarifi veren bir İngiliz, Fransisken keşiş Roger Bacon ile başlar (%40 güherçile, %30 kömür ve 30 % kükürt) ve yarı efsanevi keşiş Berthold Schwartz (1351). Bununla birlikte, bunun tek bir kişi olması mümkündür: Orta Çağ'da takma adların kullanımı, daha sonra kaynakların tarihlendirilmesiyle karıştırılması gibi oldukça yaygındı.
Kompozisyonun sadeliği, üç bileşenden ikisinin mevcudiyeti (doğal kükürt, İtalya ve Sicilya'nın güney bölgelerinde hala nadir değildir), hazırlama kolaylığı - tüm bunlar, baruta Avrupa ülkeleri ve Asya. Tek sorun, büyük miktarlarda potasyum nitrat elde etmekti, ancak bu görev başarıyla üstesinden gelindi. O zamanlar bilinen tek potasyum nitrat yatağı Hindistan'da olduğundan (bu nedenle ikinci adı - Hint), hemen hemen tüm ülkelerde yerel üretim kuruldu. Sağlam bir iyimserlikle bile ona hoş demek imkansızdı: onun için hammaddeler gübre, hayvan bağırsakları, idrar ve hayvan kılıydı. Bu kötü kokulu ve çok kirli karışımdaki en az nahoş maddeler kireç ve potastı. Tüm bu servet, birkaç ay boyunca azotobakterilerin etkisi altında fermente edildiği çukurlara döküldü. Serbest bırakılan amonyak nitratlara oksitlendi, bu da nihayetinde yeniden kristalleştirme ile izole edilen ve saflaştırılan gıpta edilen nitratı verdi - bir meslek de, diyeceğim, en hoş olanı değil. Gördüğünüz gibi, süreçte özellikle karmaşık bir şey yok, hammaddeler oldukça uygun ve barutun mevcudiyeti de kısa sürede evrensel hale geldi.
Siyah (veya dumanlı) barut o zamanlar evrensel bir patlayıcıydı. Ne titrek ne de yuvarlandı, uzun yıllar hem mermi hem de ilk bombalar için dolgu olarak kullanıldı - modern mühimmatın prototipleri. 19. yüzyılın ilk üçte birinin sonuna kadar barut, ilerlemenin ihtiyaçlarını tam olarak karşıladı. Ancak bilim ve sanayi durmadı ve kısa sürede küçük kapasitesi nedeniyle zamanın gereksinimlerini karşılamayı bıraktı. Barut tekelinin sonu, A. Lavoisier ve C. Berthollet'in Berthollet (berthollet tuzu) tarafından keşfedilen potasyum klorata dayalı berthollet tuzu üretimini düzenlediği 17. yüzyılın 70'lerine atfedilebilir.
Berthollet tuzunun tarihi, Claude Berthollet'in Carl Scheele tarafından yakın zamanda keşfedilen klorun özelliklerini incelediği ana kadar izlenebilir. Kloru sıcak konsantre bir potasyum hidroksit çözeltisinden geçirerek Berthollet, daha sonra kimyagerler tarafından potasyum klorat olarak adlandırılan ve kimyagerler tarafından değil - Berthollet tuzu olarak adlandırılan yeni bir madde elde etti. 1786'da oldu. Ve şeytanın tuzu asla yeni bir patlayıcı olmamasına rağmen, rolünü yerine getirdi: ilk olarak, eskimiş “savaş tanrısı” için yeni ikameler aramaya teşvik etti ve ikincisi, yeni patlayıcı türlerinin kurucusu oldu - başlatıcılar.
Patlayıcı yağ
Ve 1846'da kimyagerler iki yeni patlayıcı önerdiler - piroksilin ve nitrogliserin. Torino'da İtalyan kimyager Ascagno Sobrero, yağlı şeffaf bir sıvı - nitrogliserin oluşturmak için gliserini nitrik asit (nitrasyon) ile işlemenin yeterli olduğunu keşfetti. Onunla ilgili ilk basılı rapor 15 Şubat 1847'de L'Institut (XV, 53) dergisinde yayınlandı ve biraz alıntı yapmayı hak ediyor. İlk kısım diyor ki:
Torino'dan teknik kimya profesörü Ascagno Sobrero, prof tarafından iletilen bir mektupta. Peluzom, nitrik asidin çeşitli organik maddeler, yani şeker kamışı, çağıran, dekstrit, süt şekeri vb. üzerindeki etkisiyle uzun süredir patlayıcılar aldığını bildiriyor. Sobrero ayrıca nitrik ve sülfürik asit karışımının gliserin üzerindeki etkisini de inceledi, ve deneyim ona pamuğu sallamaya benzer bir maddenin elde edildiğini gösterdi …"
Ayrıca, yalnızca organik kimyagerler için ilginç olan (ve o zaman bile yalnızca tarihsel bir bakış açısından) nitrasyon deneyinin bir açıklaması vardır, ancak yalnızca bir özelliğe dikkat çekeceğiz: selülozun nitro türevleri ve bunların patlama yetenekleri, o zaman zaten oldukça iyi biliniyordu [11].
Nitrogliserin, en güçlü ve hassas patlayıcılardan biridir ve kullanım sırasında özel dikkat ve dikkat gerektirir.
1. Duyarlılık: Bir kurşunla vurularak patlayabilir. 25 cm yükseklikten düşürülen 10 kg'lık bir kettlebell ile darbeye karşı hassasiyet - %100. Yanma patlamaya dönüşür.
2. Patlayıcı dönüşüm enerjisi - 5300 J / kg.
3. Patlama hızı: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Patlayıcılık: 360-400 metreküp. bkz. [6].
Nitrogliserin kullanma olasılığı, 1853-1855'te Kırım Savaşı sırasında askeri mühendis V. F. Petrushevsky ile birlikte büyük miktarda nitrogliserin üreten ünlü Rus kimyager N. N. Zinin tarafından gösterildi.
Kazan Üniversitesi Profesörü N. N. zinin
Askeri mühendis V. F. Petruşevski
Ancak nitrogliserin içinde yaşayan şeytan, kısır ve asi olduğu ortaya çıktı. Bu maddenin dış etkilere duyarlılığının, patlayıcı cıvadan sadece biraz daha düşük olduğu ortaya çıktı. Nitrasyon anında patlayabilir, çalkalanamaz, ısıtılamaz ve soğutulamaz, güneşe maruz bırakılamaz. Depolama sırasında patlayabilir. Ve bir kibritle ateşe verirseniz, oldukça sakin bir şekilde yanabilir …
Yine de 19. yüzyılın ortalarında güçlü patlayıcılara duyulan ihtiyaç o kadar büyüktü ki, sayısız kazaya rağmen nitrogliserin patlatma operasyonlarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.
Kötü şeytanı engelleme girişimleri birçok kişi tarafından üstlenildi, ancak terbiyecinin görkemi Alfred Nobel'e gitti. Bu yolun iniş çıkışları ve ayrıca bu maddenin satışından elde edilen gelirlerin kaderi yaygın olarak biliniyor ve yazar ayrıntılarına girmenin gereksiz olduğunu düşünüyor.
Eylemsiz bir dolgu maddesinin gözeneklerine "sıkıştırılmak" (ve en iyisi infusorik toprak olan birkaç düzine madde denendi - hacminin% 90'ı nitrogliserini açgözlülükle emebilen gözeneklere düşen gözenekli silikat), nitrogliserin, neredeyse tüm yıkıcı gücünü onunla birlikte koruyarak çok daha "uyumlu" hale geldi. Bildiğiniz gibi Nobel, turbaya benzeyen bu karışıma "dinamit" adını verdi (Yunanca "dinos" - güç kelimesinden). Kaderin ironisi: Nobel'in dinamit üretimi için bir patent almasından bir yıl sonra, Petrushevsky nitrogliserini tamamen bağımsız olarak magnezya ile karıştırır ve daha sonra "Rus dinamit" olarak adlandırılan patlayıcıları alır.
Nitrogliserin (daha spesifik olarak, gliserin trinitrat), gliserin ve nitrik asidin tam bir esteridir. Genellikle gliserinin bir sülfürik-nitrik asit karışımı ile işlenmesiyle elde edilir (kimyasal dilde - esterleşme reaksiyonu):
Nitrogliserin patlamasına çok miktarda gazlı ürünün salınması eşlik eder:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Esterleştirme sırayla üç aşamada ilerler: ilkinde, gliserol mononitrat, ikinci - gliserol dinitrat ve üçüncü - gliserol trinitratta elde edilir. Daha eksiksiz bir nitrogliserin verimi için, teorik olarak gerekli miktardan fazla %20 fazla nitrik asit alınır.
Nitrasyon, buzlu su banyosunda porselen kaplarda veya lehimli kurşun kaplarda gerçekleştirildi. Bir seferde yaklaşık 700 g nitrogliserin elde edildi ve bir saat içinde bu tür işlemler 3-4'te gerçekleştirildi.
Ancak artan ihtiyaçlar, nitrogliserin üretme teknolojisinde kendi ayarlamalarını yaptı. Zamanla (1882'de), nitratlayıcılarda patlayıcı üretmek için bir teknoloji geliştirildi. Bu durumda işlem iki aşamaya bölündü: ilk aşamada gliserin, sülfürik asit miktarının yarısı ile karıştırıldı ve böylece açığa çıkan ısının çoğu kullanıldı, ardından hazır nitrik ve sülfürik asit karışımı aynı gemiye getirildi. Böylece ana zorluktan kaçınmak mümkün oldu: reaksiyon karışımının aşırı ısınması. Karıştırma, 4 atm basınçta basınçlı hava ile gerçekleştirilir. İşlemin verimliliği 10 - 12 derecede 20 dakikada 100 kg gliserindir.
Nitrogliserin (1, 6) ve atık asidin (1, 7) farklı özgül ağırlıklarından dolayı keskin bir arayüz ile yukarıdan toplanır. Nitrasyondan sonra nitrogliserin su ile yıkanır, daha sonra asit kalıntılarından soda ile yıkanır ve tekrar su ile yıkanır. Prosesin tüm aşamalarında karıştırma basınçlı hava ile gerçekleştirilir. Kurutma, kalsine edilmiş sofra tuzu tabakasından süzülerek gerçekleştirilir [9].
Gördüğünüz gibi, reaksiyon oldukça basittir (basit uygulamalı kimya bilimine hakim olan “bombardıman uçakları” tarafından yetiştirilen 19. yüzyılın sonundaki terör dalgasını hatırlayın) ve “basit kimyasal süreçlerin” sayısına aittir (A. Stetbacher). Hemen hemen her miktarda nitrogliserin en basit koşullarda yapılabilir (siyah toz yapmak çok daha kolay değildir).
Reaktiflerin tüketimi aşağıdaki gibidir: 150 ml nitrogliserin elde etmek için şunları almanız gerekir: 116 ml gliserin; 1126 ml konsantre sülfürik asit;
649 ml nitrik asit (en az %62 konsantrasyon).
savaşta dinamit
Dinamit ilk olarak 1870-1871 Fransa-Prusya Savaşı'nda kullanıldı: Prusyalı istihkamcılar, Fransız tahkimatlarını dinamitle havaya uçurdu. Ancak dinamitin güvenliğinin göreceli olduğu ortaya çıktı. Ordu, bir kurşunla vurulduğunda, atasından daha kötü patlamadığını ve bazı durumlarda yanmanın patlamaya dönüştüğünü hemen öğrendi.
Ancak güçlü mühimmat elde etme cazibesi karşı konulmazdı. Oldukça tehlikeli ve karmaşık deneyler sayesinde, yükler bir anda değil, kademeli olarak artarsa, merminin ivmesini güvenli sınırlar içinde tutarak dinamitin patlamayacağını bulmak mümkün oldu.
Teknik düzeydeki sorunun çözümü basınçlı hava kullanımında görüldü. Haziran 1886'da, Birleşik Devletler Ordusu'nun 5. Topçu Alayı'ndan Teğmen Edmund Ludwig G. Zelinsky, orijinal Amerikan Mühendislik tasarımını test etti ve geliştirdi. 140 atm'ye sıkıştırılmış hava yardımıyla 380 mm kalibre ve 15 m uzunluğa sahip havalı bir top, 227 kg dinamitten 1800 mA mermi uzunluğunda 1.83 m'lik 51 kg'lık bir mermi ile 3.35 m uzunluğundaki mermileri fırlatabilir. dinamit ve tüm 5 bin m
İtici güç, iki basınçlı hava silindiri tarafından sağlandı ve üstteki alete esnek bir hortumla bağlandı. İkinci silindir, üst silindiri beslemek için bir yedekti ve içindeki basınç, toprağa gömülü bir buhar pompası yardımıyla korundu. Dinamit yüklü mermi, bir dart - bir topçu oku - şeklindeydi ve 50 kiloluk bir savaş başlığına sahipti.
Cambridge Dükü, orduya böyle bir sistemi Milford Haven'da test etmesini emretti, ancak silah, nihayet hedefi vurmadan önce neredeyse tüm mühimmatını tüketti, ancak bu çok etkili bir şekilde imha edildi. Amerikan amiralleri yeni toptan memnun kaldılar: 1888'de kıyı topçuları için 250 dinamit silahı yapmak için para serbest bırakıldı.
1885'te Zelinsky, orduda ve donanmada dinamit mermili havalı silahları tanıtmak için Pnömatik Silah Şirketi'ni kurdu. Deneyleri, hava tabancalarının umut verici yeni bir silah olarak konuşulmasına yol açtı. ABD Donanması, 1888'de bu 381 mm'lik toplardan üçüyle donanmış 944 tonluk Vezüv dinamit kruvazörünü bile inşa etti.
"Dinamit" kruvazör "Vezüv" diyagramı
[merkez]
Ve sabit silahları böyle görünüyordu[/merkez]
Ama garip bir şey: Birkaç yıl sonra coşku yerini hayal kırıklığına bıraktı. Amerikan topçuları bunun hakkında "İspanya-Amerika Savaşı sırasında" dedi, "bu silahlar asla doğru yere isabet etmedi." Ve topçuların isabetli atış yapabilmeleri ve silahların sıkı bir şekilde sabitlenmesi hakkında olduğu kadar silahlarla ilgili olmasa da, bu sistem daha fazla gelişme göstermedi.
1885'te Hollanda, Zelinsky'nin hava topunu 4 numaralı denizaltısına yerleştirdi. Ancak konu pratik testlerine gelmedi, tk. tekne denize indirilirken ciddi bir kaza geçirdi.
1897'de Hollanda, denizaltı No. 8'i yeni bir Zelinsky topuyla yeniden silahlandırdı. Silah, üç Whitehead torpidolu 18 inç (457 mm) yay torpido borusundan ve dinamit mermileri için bir Zelinsky kıç hava tabancasından oluşuyordu (Her biri 222 libre 100,7 kg'lık 7 mermi). Ancak, teknenin boyutuyla sınırlı olan çok kısa namlu nedeniyle, bu silahın atış menzili kısaydı. Pratik çekimden sonra, mucit 1899'da onu söktü.
Gelecekte, ne Hollanda ne de diğer tasarımcılar, denizaltılarına mayın ve dinamit mermileri fırlatmak için silahlar (cihazlar) kurmadı. Böylece Zelinsky'nin silahları belli belirsiz, ancak hızla sahneden ayrıldı [12].
Nitrogliserin kardeş
Kimyasal açıdan, gliserin, trihidrik alkoller sınıfının en basit temsilcisidir. Diyatomik analogu var - etilen glikol. Nitrogliserin ile tanıştıktan sonra kimyagerlerin, kullanımının daha uygun olacağını umarak dikkatlerini etilen glikole çevirmeleri şaşırtıcı mı?
Ama burada da patlayıcı şeytanı kaprisli karakterini gösterdi. Dinitroetilen glikolün (bu patlayıcı hiçbir zaman kendi adını almamıştır) özelliklerinin nitrogliserinden çok farklı olmadığı ortaya çıktı:
1. Duyarlılık: 20 cm yükseklikten 2 kg'lık bir yük düştüğünde patlama; sürtünmeye, ateşe duyarlı.
2. Patlayıcı dönüşümün enerjisi - 6900 J / kg.
3. Patlama hızı: 7200 m / s.
4. Brisance: 16,8 mm.
5. Yüksek patlayıcılık: 620-650 metreküp. santimetre.
İlk olarak 1870 yılında Henry tarafından elde edilmiştir. Nitrogliserin hazırlanmasına benzer bir prosedüre göre etilen glikolün dikkatli bir şekilde nitrasyonu ile elde edilir (nitratlama karışımı: H2SO4 - %50, HNO3 - %50; EtilenGlikol).
Nitrasyon işlemi, daha yüksek bir verime yatkınlık olan daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirilebilir [7, 8].
Genel olarak, DNEG'nin duyarlılığının NG'den biraz daha düşük olduğu ortaya çıkmasına rağmen, kullanımı önemli faydalar vaat etmedi. Buna NG'den daha yüksek bir oynaklık ve daha düşük bir hammadde mevcudiyeti eklersek, bu yolun da hiçbir yere varmadığı anlaşılır.
Ancak, tamamen işe yaramaz olduğu da ortaya çıkmadı. İlk başta dinamite katkı maddesi olarak kullanılmış, İkinci Dünya Savaşı sırasında gliserin eksikliğinden dolayı dumansız tozlarda nitrogliserin yerine kullanılmıştır. Bu tür tozlar, DNEG'in uçuculuğu nedeniyle kısa bir raf ömrüne sahipti, ancak savaş koşullarında bu çok önemli değildi: kimse onları uzun süre saklamayacaktı.
Christian Schönbein Önlüğü
19. yüzyılın sonuna kadar başka bir nitroester üretmek için endüstriyel teknoloji gelmemiş olsaydı, ordunun nitrogliserini sakinleştirmenin yollarını aramak için ne kadar zaman harcayacağı bilinmiyor. Kısaca ortaya çıkış tarihi şu şekildedir [16].
1832'de Fransız kimyager Henri Braconneau, nişasta ve ağaç lifleri nitrik asit ile işlendiğinde, ksiloidin adını verdiği kararsız, yanıcı ve patlayıcı bir maddenin oluştuğunu keşfetti. Doğru, mesele bu keşifle ilgili mesajla sınırlıydı. Altı yıl sonra, 1838'de, başka bir Fransız kimyager, Théophile-Jules Pelouse, kağıt ve kartonu benzer şekilde işledi ve nitramidin adını verdiği benzer bir malzeme üretti. O zaman kim düşünebilirdi, ancak nitramidini teknik amaçlarla kullanmanın imkansızlığının nedeni tam olarak düşük stabilitesiydi.
1845'te (o zaman ozon keşfiyle ünlenen) İsviçreli kimyager Christian Friedrich Schönbein laboratuvarında deneyler yapıyordu. Karısı, şişelerini mutfağa getirmesini kesinlikle yasakladı, bu yüzden deneyi onun yokluğunda bitirmek için acelesi vardı - ve masaya biraz kostik karışımı döktü. Bir skandaldan kaçınmak için, İsviçre doğruluğunun en iyi geleneklerinde, çok fazla karışım olmadığı için iş önlüğüyle sildi. Sonra yine İsviçre'nin tutumluluk geleneğinde önlüğü suyla yıkadı ve kuruması için sobanın üzerine astı. Orada ne kadar uzun veya kısa asılı kaldı, tarih sessiz, ancak kuruduktan sonra önlüğün aniden ortadan kaybolduğu kesin olarak biliniyor. Dahası, İngilizce olarak sessizce değil, yüksek sesle, hatta büyüleyici bile denebilir: bir anda ve yüksek bir patlama sesiyle. Ancak Schönbein'in dikkatini çeken şey şu: Patlama en ufak bir duman bulutu olmadan gerçekleşti!
Nitroselülozu ilk keşfeden Schönbein olmasa da, keşfin önemi hakkında bir sonuca varmak kaderinde olan kişiydi. O zamanlar, topçularda siyah barut kullanılıyordu, bu kurum, silahları kirletti ve atışlar arasındaki aralıklarla temizlenmesi gerekiyordu ve ilk yaylım ateşinden sonra, neredeyse körü körüne savaşmak zorunda kalacakları bir duman perdesi ortaya çıktı. Söylemeye gerek yok, siyah dumanlar pillerin yerini mükemmel bir şekilde gösteriyordu. Hayatı aydınlatan tek şey, düşmanın da aynı konumda olduğunun anlaşılmasıydı. Bu nedenle ordu, çok daha az duman veren ve ayrıca siyah baruttan daha güçlü olan patlayıcıya coşkuyla tepki verdi.
Siyah tozun eksikliklerinden yoksun olan nitroselüloz, dumansız toz üretiminin kurulmasını mümkün kıldı. Ve o zamanın geleneklerinde, onu hem itici hem de patlayıcı olarak kullanmaya karar verdiler. 1885'te, çok sayıda deneysel çalışmadan sonra, Fransız mühendis Paul Viel, ilk dumansız toz olan barut "B" olarak adlandırılan birkaç kilogram piroksilin pul pul tozunu aldı ve test etti. Testler, yeni itici gazın faydalarını kanıtlamıştır.
Ancak, askeri ihtiyaçlar için büyük miktarlarda nitroselüloz üretimini kurmak kolay değildi. Nitroselüloz, savaşları beklemek için çok sabırsızdı ve fabrikalar, kural olarak, nitrogliserin üretimi ile rekabet ediyormuş gibi, kıskanılacak bir düzenlilikle havaya uçtu. Piroksilinin endüstriyel üretimi için teknolojinin gelişimi, başka hiçbir patlayıcı gibi engelleri aşmak zorunda kaldı. Bu orijinal lifli patlayıcı kullanıma uygun hale gelene kadar ve ürünün uzun süreli depolanması sırasında patlamaya karşı bir şekilde garanti edilen sayısız araç ve yöntem bulunana kadar farklı ülkelerden araştırmacılar tarafından bir dizi çalışmanın yapılması tam bir çeyrek yüzyıl sürdü. "Herhangi bir şekilde" ifadesi edebi bir araç değil, kimyagerlerin ve teknoloji uzmanlarının kararlılık kriterlerini tanımlamada karşılaştıkları zorluğun bir yansımasıdır. Kararlılık kriterlerini belirleme yaklaşımları hakkında kesin bir yargı yoktu ve bu patlayıcının kullanım kapsamının daha da genişlemesiyle, sürekli patlamalar bu tuhaf karmaşık eterin davranışında giderek daha gizemli özellikler ortaya çıkardı. 1891 yılına kadar James Dewar ve Frederick Abel güvenli bir teknoloji bulmayı başaramadı.
Piroksilin üretimi, çok sayıda yardımcı cihaz ve tüm işlemlerin eşit derecede dikkatli ve eksiksiz bir şekilde gerçekleştirilmesi gereken uzun bir teknolojik süreç gerektirir.
Piroksilin üretimi için ilk ürün, en iyi temsilcisi pamuk olan selülozdur. Doğal saf selüloz, nişastanın yakın akrabası olan glikoz kalıntılarından oluşan bir polimerdir: (C6H10O5) n. Ayrıca kağıt fabrikalarından çıkan atıklar mükemmel hammaddeler sağlayabilir.
Elyaf nitrasyonu, 19. yüzyılın 60'larında endüstriyel ölçekte hakim oldu ve santrifüjlerde daha fazla döndürme ile seramik kaplarda gerçekleştirildi. Bununla birlikte, yüzyılın sonunda, bu ilkel yöntemin yerini Amerikan teknolojisi aldı, ancak Birinci Dünya Savaşı sırasında düşük maliyeti ve basitliği (daha doğrusu ilkellik) nedeniyle yeniden canlandırıldı.
Rafine pamuk bir nitratöre yüklenir, 15 kg elyaf temelinde bir nitratlama karışımı (HNO3 -% 24, H2SO4 -% 69, su -% 7) eklenir 900 kg karışımın 900 kg'ı, bu da 25 kg piroksilin verimi verir..
Nitratörler, dört reaktör ve bir santrifüjden oluşan pillere bağlanır. Nitratorlara ekstraksiyon süresine eşit bir zaman aralığı (yaklaşık 40 dakika) yüklenir, bu da sürecin devamlılığını sağlar.
Piroksilin, değişen derecelerde selüloz nitrasyonu olan bir ürün karışımıdır. Sülfürik asit yerine fosforik asit kullanılarak elde edilen piroksilin oldukça kararlıdır, ancak bu teknoloji daha yüksek maliyeti ve daha düşük üretkenliği nedeniyle kök salmadı.
Preslenmiş piroksilin kendiliğinden tutuşma özelliğine sahiptir ve nemlendirilmesi gerekir. Piroksilini yıkamak ve stabilize etmek için kullanılan su, alkali yıkım ürünleri kendiliğinden tutuşma katalizörleri olduğundan, alkali maddeler içermemelidir. Gerekli nem içeriğine kadar nihai kurutma, mutlak alkol ile yıkama ile sağlanır.
Ancak ıslanmış nitroselüloz da sorunsuz değildir: küfe neden olan mikroorganizmaların kontaminasyonuna karşı hassastır. Yüzeyi cilalayarak koruyun. Bitmiş ürün aşağıdaki özelliklere sahipti:
1. Piroksilinin duyarlılığı büyük ölçüde neme bağlıdır. Kuru (%3 - 5 nem) açık alevden veya sıcak metalin temasından, delmeden, sürtünmeden kolayca tutuşur. 10 cm yükseklikten 2 kg'lık bir yük düştüğünde patlar, nem arttığında hassasiyeti azalır ve %50 suda patlama kabiliyeti kaybolur.
2. Patlayıcı dönüşümün enerjisi - 4200 MJ / kg.
3. Patlama hızı: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Yüksek patlayıcılık: 240 metreküp. santimetre.
Ve yine de, eksikliklere rağmen, kimyasal olarak daha kararlı piroksilin, orduya nitrogliserin ve dinamitten daha uygundur, nem içeriği değiştirilerek hassasiyeti ayarlanabilir. Bu nedenle, preslenmiş piroksilin, mayınların ve mermilerin savaş başlıklarını donatmak için geniş bir kullanım alanı bulmaya başladı, ancak zamanla, bu eşsiz ürün, aromatik hidrokarbonların nitratlı türevlerine yol açtı. Nitroselüloz itici bir patlayıcı olarak kaldı, ancak bir patlayıcı patlayıcı olarak sonsuza kadar geçmişe çekildi [9].
Uçucu jöle ve nitrogliserin barut
"Siyah toz … yanma sırasında meydana gelen görünmez fenomenlerin bilimsel çalışması yoluyla daha fazla gelişmenin tüm kazanımlarını temsil eder. Dumansız barut, ülkelerin gücü ile bilimsel gelişimi arasında yeni bir bağlantıdır. Bu nedenle, Rus biliminin savaşçılarından biri olarak, azalan gücüm ve yıllarımda dumansız barutun görevlerini analiz etmeye cesaret edemiyorum …"
Okuyucu, kimya tarihine biraz aşina olsa bile, muhtemelen bunların kimin sözleri olduğunu tahmin etmiştir - parlak Rus kimyager D. I. Mendeleev.
Mendeleev, yaşamının son yıllarında - 1890-1897'de, bir kimyasal bilgi alanı olarak porrocheliy'e çok çaba ve dikkat ayırdı. Ancak, her zaman olduğu gibi, gelişmenin aktif aşamasından önce, bir düşünme, birikim ve bilginin sistemleştirilmesi dönemi geldi.
Her şey 1875'te yorulmak bilmeyen Alfred Nobel'in başka bir keşif yapmasıyla başladı: nitrogliserin içinde plastik ve elastik katı bir nitroselüloz çözeltisi. Katı form, yüksek yoğunluk, kalıplama kolaylığı, konsantre enerji ve yüksek atmosferik neme karşı duyarsızlığı oldukça başarılı bir şekilde birleştirdi. Tamamen karbon dioksit, nitrojen ve suya dönüşen jöle, %8 dinitroselüloz ve %92 nitrogliserinden oluşuyordu.
Teknisyen Nobel'in aksine, D. I. Mendeleev tamamen bilimsel bir yaklaşımdan hareket etti. Araştırmasının temelinde, tamamen kesin ve kimyasal olarak kesinlikle temellendirilmiş bir fikir ortaya koydu: yanma sırasında gerekli madde, ağırlık birimi başına maksimum gaz halinde ürünler yaymalıdır. Kimyasal bir bakış açısından bu, bu bileşikte karbonu tamamen gaz oksite, hidrojeni suya dönüştürmek için yeterli oksijenin ve tüm bu süreç için enerji sağlamak için oksitleme kapasitesinin olması gerektiği anlamına gelir. Ayrıntılı bir hesaplama, aşağıdaki bileşimin formülüne yol açtı: C30H38 (NO2) 12O25. Yanarken, aşağıdakileri almalısınız:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Bu tür bir bileşimin bir maddesinin hedeflenmiş bir sentez reaksiyonunu gerçekleştirmek şu anda bile kolay bir iş değildir, bu nedenle pratikte %7-10 nitroselüloz ve %90-93 nitrogliserin karışımı kullanılmıştır. Azot içeriği yüzdesi yaklaşık %13,7'dir, bu da pirokollodia için bu rakamı biraz aşmaktadır (%12,4). İşlem özellikle zor değildir, karmaşık ekipman kullanımını gerektirmez (sıvı fazda gerçekleştirilir) ve normal koşullar altında ilerler.
1888'de Nobel, piroksilin dumansız barut olarak adlandırılan nitrogliserin ve koloksilinden (düşük nitratlı lif) yapılmış barut için bir patent aldı. Bu bileşim, en ünlüsü kordit ve balistit olan çeşitli teknik isimler altında şimdiye kadar pratik olarak değişmedi. Ana fark, nitrogliserin ve piroksilin arasındaki orandadır (korditte daha yüksektir) [13].
Bu patlayıcılar birbirleriyle nasıl ilişkilidir? Tabloya bakalım:
Tablo 1.
BB …… Hassasiyet…. Enerji… Hız …… Brisance… Yüksek patlayıcılık
……… (kg / cm / patlamaların %'si)….patlama….patlama
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
Tüm patlayıcıların özellikleri oldukça benzerdir, ancak fiziksel özelliklerdeki fark, uygulamalarının farklı nişlerini belirlemiştir.
Daha önce gördüğümüz gibi, ne nitrogliserin ne de piroksilin, orduyu karakterlerinden memnun etmedi. Bana öyle geliyor ki, bu maddelerin düşük stabilitesinin nedeni yüzeyde yatıyor. Her iki bileşik (veya üç saymalı ve dinitroetilen glikol) eter sınıfının temsilcileridir. Ve ester grubu hiçbir şekilde kimyasal dirençte liderlerden biri değildir. Aksine, yabancılar arasında bulunabilir. Onun için oldukça garip bir +5 oksidasyon durumunda nitrojen içeren nitro grubu da bir kararlılık modeli değildir. Bu güçlü oksitleyici ajanın, alkollerin hidroksil grubu gibi iyi bir indirgeyici ajanla simbiyozu, kaçınılmaz olarak, en tatsız olanı uygulamada kaprisli olan bir dizi olumsuz sonuca yol açar.
Kimyagerler ve ordu neden onlarla deney yapmak için bu kadar çok zaman harcadı? Göründüğü gibi, birçokları ve çoğu kazandı. Ordu - ordunun savaş etkinliğini artıran ve onu savaş zamanında teslimata karşı duyarsız hale getiren yüksek güç ve hammadde mevcudiyeti. Teknoloji uzmanları - hafif sentez koşulları (yüksek sıcaklıklar ve yükseltilmiş basınç kullanmaya gerek yoktur) ve teknolojik kolaylık (çok aşamalı işlemlere rağmen, tüm reaksiyonlar tek bir reaksiyon hacminde ve ara ürünleri izole etmeye gerek kalmadan ilerler).
Ürünlerin pratik verimleri de oldukça yüksekti (Tablo 2), bu da büyük miktarlarda ucuz nitrik asit kaynakları aramaya acil bir ihtiyaç duymadı (sülfürik asit sorunu çok daha önce çözüldü).
Tablo 2.
BB …… 1 kg başına reaktif tüketimi….. Aşama sayısı…. Yayılan ürün sayısı
……… Nitrik asit.. Sülfürik asit
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16, 5 …………..16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
Patlayıcı şeytanının yeni enkarnasyonları sahneye çıktığında durum çarpıcı biçimde değişti: trinitrofenol ve trinitrotoluen.
(Devam edecek)
