في الواقع ، الشيطان يجلس في المتفجرات ، جاهزًا في أي لحظة ليبدأ في تدمير كل شيء وتحطيمه. إن إبقاء مخلوق الجحيم هذا تحت السيطرة وإطلاقه فقط عند الضرورة هو المشكلة الرئيسية التي يتعين على الكيميائيين وعلماء الألعاب النارية حلها عند صنع المتفجرات واستخدامها. في تاريخ إنشاء وتطوير المتفجرات (المتفجرات) ، كما في قطرة ماء ، يتم عرض تاريخ نشوء وتطور وتدمير الدول والإمبراطوريات.
عند إعداد الخطوط العريضة للدروس ، لاحظ المؤلف مرارًا وتكرارًا أن البلدان التي يولي حكامها اهتمامًا يقظًا لتطور العلوم ، وقبل كل شيء بالثالوث الطبيعي لعلماء الرياضيات - الفيزياء - الكيمياء - وصلت إلى مستويات عالية في تطورها. يمكن أن يكون أحد الأمثلة الصارخة الصعود السريع على المسرح العالمي لألمانيا ، التي حققت قفزة خلال نصف قرن من اتحاد دول متباينة ، كان من الصعب رؤية بعضها حتى على خريطة مفصلة لأوروبا بدون "نطاق صغير" ، لإمبراطورية كان لا بد من حسابها لمدة قرن ونصف. دون التقليل من مزايا بسمارك العظيم في هذه العملية ، سأقتبس عبارته التي قالها بعد النهاية المنتصرة للحرب الفرنسية البروسية: "انتصر مدرس ألماني بسيط في هذه الحرب". يود المؤلف أن يخصص استعراضه للجانب الكيميائي لزيادة القدرة القتالية للجيش والدولة ، كما هو الحال دائمًا ، دون أن يدعي على الإطلاق أنه يستبعد رأيه.
عند نشر المقال ، يتجنب المؤلف ، مثل Jules Verne ، تحديد تفاصيل تكنولوجية محددة ويركز انتباهه على الأساليب الصناعية البحتة للحصول على المتفجرات. هذا لا يرجع فقط إلى الشعور المفهوم تمامًا بالمسؤولية لدى العالم عن نتائج أعماله (سواء كانت عملية أو صحفية) ، ولكن أيضًا إلى حقيقة أن موضوع الدراسة هو السؤال "لماذا كان كل شيء مثل هذا و لا خلاف ذلك؟ "وليس" من كان أول من حصل عليه؟ الجوهر ".
بالإضافة إلى ذلك ، يطلب المؤلف من القراء العفو عن الاستخدام الإجباري للمصطلحات الكيميائية - صفات العلم (كما يتضح من تجربته التربوية ، وليس أكثر المحبوبين من قبل تلاميذ المدارس). إدراكًا أنه من المستحيل الكتابة عن المواد الكيميائية دون ذكر المصطلحات الكيميائية ، سيحاول المؤلف تقليل المفردات الخاصة.
وآخر شيء. لا ينبغي بأي حال من الأحوال اعتبار الأرقام التي قدمها المؤلف الحقيقة المطلقة. تختلف البيانات المتعلقة بخصائص المتفجرات من مصادر مختلفة وأحيانًا شديدة جدًا. هذا أمر مفهوم: تعتمد خصائص الذخيرة بشكل كبير على نوعها "القابل للتسويق" ، ووجود / عدم وجود مواد غريبة ، وإدخال المثبتات ، وأنماط التوليف والعديد من العوامل الأخرى. لا يتم تمييز طرق تحديد خصائص المتفجرات أيضًا عن طريق التوحيد (على الرغم من أنه سيكون هناك المزيد من التوحيد القياسي هنا) كما أنها لا تعاني من قابلية استنساخ خاصة.
تصنيف BB
اعتمادًا على نوع الانفجار والحساسية للتأثيرات الخارجية ، يتم تقسيم جميع المتفجرات إلى ثلاث مجموعات رئيسية:
1. بدء BB.
2. تفجير متفجرات.
3. رمي المتفجرات.
بدء BB. هم حساسون للغاية للتأثيرات الخارجية. عادة ما تكون بقية خصائصها منخفضة.لكن لها خاصية قيمة - انفجارها (تفجيرها) له تأثير تفجير على تفجير ودفع المتفجرات ، والتي عادة ما تكون غير حساسة لأنواع أخرى من التأثيرات الخارجية على الإطلاق أو لديها حساسية منخفضة للغاية. لذلك ، يتم استخدام المواد البادئة فقط لإثارة انفجار المتفجرات أو دفعها. لضمان سلامة استخدام المتفجرات البادئة ، يتم تعبئتها في أجهزة واقية (كبسولة ، غلاف الكبسولة ، غطاء المفجر ، المفجر الكهربائي ، المصهر). ممثلون نموذجيون عن بدء المتفجرات: انفجار الزئبق ، أزيد الرصاص ، تينريس (TNPC).
تفجير متفجرات. هذا ، في الواقع ، هو ما يقولونه ويكتبون عنه. يجهزون القذائف والألغام والقنابل والصواريخ والألغام الأرضية ؛ يفجرون الجسور والسيارات ورجال الأعمال …
تنقسم متفجرات التفجير إلى ثلاث مجموعات حسب خصائصها التفجيرية:
- زيادة القوة (الممثلون: RDX ، HMX ، PETN ، Tetril) ؛
- القوة العادية (الممثلون: TNT ، الميلنيت ، البلاستيك) ؛
- قوة مخفضة (ممثلون: نترات الأمونيوم ومخاليطها).
تعتبر المتفجرات ذات القوة المتزايدة أكثر حساسية إلى حد ما للتأثيرات الخارجية ، وبالتالي فهي تستخدم في كثير من الأحيان في خليط مع مادة البلغم (المواد التي تقلل من حساسية المتفجرات) أو في خليط مع المتفجرات ذات القوة العادية لزيادة قوة الأخير. في بعض الأحيان يتم استخدام المتفجرات عالية الطاقة كمفجرات وسيطة.
رمي المتفجرات. هذه هي مساحيق مختلفة - البيروكسيلين المدخن الأسود ، والبيروكسيلين الذي لا يدخن والنيتروجليسرين. وهي تشمل أيضًا مزيجًا مختلفًا من الألعاب النارية للألعاب النارية ، ومشاعل الإشارة والإضاءة ، وقذائف الإضاءة ، والألغام ، والقنابل الجوية.
حول المسحوق الأسود والأسود Berthold
لعدة قرون ، كان النوع الوحيد من المتفجرات التي يستخدمها البشر هو المسحوق الأسود. وبمساعدتها ، تم إلقاء كرات المدفع على العدو ، وامتلأت به القذائف المتفجرة. استخدم البارود في المناجم تحت الأرض لتدمير جدران القلاع وتكسير الصخور.
في أوروبا ، أصبح معروفًا منذ القرن الثالث عشر ، وحتى قبل ذلك في الصين والهند وبيزنطة. وصف العالم الصيني سون سيمياو أول وصف مسجل للبارود للألعاب النارية في عام 682. وصف ماكسيميليان اليوناني (القرنان الثالث عشر والرابع عشر) في أطروحة "كتاب الأضواء" خليطًا يعتمد على نترات البوتاسيوم ، المستخدم في بيزنطة باسم "النار اليونانية" الشهيرة وتتكون من 60٪ نترات و 20٪ كبريت و 20٪ فحم.
يبدأ التاريخ الأوروبي لاكتشاف البارود بالرجل الإنجليزي ، الراهب الفرنسيسكاني روجر بيكون ، الذي قدم في عام 1242 في كتابه "Liber de Nullitate Magiae" وصفة للمسحوق الأسود للصواريخ والألعاب النارية (40٪ ملح صخري و 30٪ فحم و 30 ٪ كبريت) والراهب شبه الأسطوري بيرتهولد شوارتز (1351). ومع ذلك ، من الممكن أن يكون هذا شخصًا واحدًا: كان استخدام الأسماء المستعارة في العصور الوسطى شائعًا جدًا ، كما كان الخلط اللاحق مع تأريخ المصادر.
بساطة التكوين ، وتوافر عنصرين من المكونات الثلاثة (الكبريت الأصلي لا يزال غير شائع في المناطق الجنوبية من إيطاليا وصقلية) ، وسهولة التحضير - كل هذا يضمن للبارود مسيرة انتصار عبر بلدان أوروبا و آسيا. كانت المشكلة الوحيدة هي الحصول على كميات كبيرة من نترات البوتاسيوم ، ولكن تم التعامل مع هذه المهمة بنجاح. نظرًا لأن رواسب نترات البوتاس الوحيدة المعروفة في ذلك الوقت كانت في الهند (ومن هنا جاء اسمها الثاني - هندي) ، فقد تم إنشاء الإنتاج المحلي في جميع البلدان تقريبًا. كان من المستحيل وصفه بأنه لطيف ، حتى مع وجود قدر كبير من التفاؤل: المواد الخام بالنسبة له كانت السماد وأحشاء الحيوانات والبول وشعر الحيوانات. أقل المكونات كريهة في هذا المزيج كريه الرائحة والمتسخة بشدة هي الجير والبوتاس. تم إغراق كل هذه الثروة لعدة أشهر في الحفر ، حيث تخمرت تحت تأثير البكتيريا الأزوتية.تم أكسدة الأمونيا التي تم إطلاقها إلى نترات ، والتي أعطت في النهاية النترات المرغوبة ، والتي تم عزلها وتنقيتها عن طريق إعادة التبلور - وهي مهنة أيضًا ، سأقول ، ليست الأكثر متعة. كما ترون ، لا يوجد شيء معقد بشكل خاص في هذه العملية ، فالمواد الخام ميسورة التكلفة وسرعان ما أصبح توفر البارود عالميًا.
كان البارود الأسود (أو المدخن) متفجرًا عالميًا في ذلك الوقت. لم يكن متذبذبًا ولا متذبذبًا ، فقد استخدم لسنوات عديدة كقذيفة وكملء للقنابل الأولى - النماذج الأولية للذخيرة الحديثة. حتى نهاية الثلث الأول من القرن التاسع عشر ، كان البارود يلبي تمامًا احتياجات التقدم. لكن العلم والصناعة لم يقفوا مكتوفي الأيدي ، وسرعان ما توقفت عن تلبية متطلبات الوقت بسبب قدرتها الصغيرة. يمكن أن تُعزى نهاية احتكار البارود إلى سبعينيات القرن السابع عشر ، عندما نظم أ. لافوازييه وسي.
يمكن إرجاع تاريخ ملح بيرثوليت إلى اللحظة التي درس فيها كلود بيرثوليت خصائص الكلور الذي اكتشفه مؤخرًا كارل شيل. عن طريق تمرير الكلور عبر محلول ساخن مركّز من هيدروكسيد البوتاسيوم ، حصل بيرثوليت على مادة جديدة ، أطلق عليها فيما بعد الكيميائيون كلورات البوتاسيوم ، وليس الكيميائيين - ملح بيرثوليت. حدث ذلك في عام 1786. وعلى الرغم من أن ملح الشيطان لم يصبح متفجرًا جديدًا ، إلا أنه أدى دوره: أولاً ، كان بمثابة حافز للبحث عن بدائل جديدة لـ "إله الحرب" البالي ، وثانيًا ، أصبح مؤسس أنواع جديدة من المتفجرات - المبادرين.
زيت متفجر
وفي عام 1846 ، اقترح الكيميائيون نوعين من المتفجرات الجديدة - البيروكسيلين والنيتروجليسرين. في تورين ، اكتشف الكيميائي الإيطالي Ascagno Sobrero أن معالجة الجلسرين بحمض النيتريك (النترات) تكفي لتكوين سائل زيتي شفاف - النتروجليسرين. نُشر أول تقرير مطبوع عنه في مجلة L'Institut (XV ، 53) في 15 فبراير 1847 ، وهو يستحق بعض الاقتباس. الجزء الأول يقول:
"Ascagno Sobrero ، أستاذ الكيمياء التقنية من تورين ، في رسالة أرسلها الأستاذ. بيلوزوم ، أفاد بأنه كان يتلقى المتفجرات منذ فترة طويلة بفعل حمض النيتريك على مواد عضوية مختلفة ، مثل سكر القصب ، والغريش ، والدكستريت ، وسكر الحليب ، وما إلى ذلك. كما درس سوبريرو تأثير خليط من أحماض النيتريك والكبريتيك على الجلسرين ، وأظهرت له التجربة أنه يتم الحصول على مادة تشبه قعقعة القطن …"
علاوة على ذلك ، هناك وصف لتجربة النترات ، مثير للاهتمام فقط للكيميائيين العضويين (وحتى ذلك الحين فقط من وجهة نظر تاريخية) ، لكننا سنلاحظ فقط ميزة واحدة: مشتقات النيترو من السليلوز ، بالإضافة إلى قدرتها على الانفجار. ، كانت معروفة جيدًا آنذاك [11].
النتروجليسرين هو أحد أقوى متفجرات التفجير وأكثرها حساسية ويتطلب عناية واهتمامًا خاصين عند التعامل معه.
1. الحساسية: قد تنفجر من رصاصة. انخفضت الحساسية للتأثير مع جرس صغير يبلغ وزنه 10 كجم من ارتفاع 25 سم - 100٪. الاحتراق يتحول إلى تفجير.
2. طاقة التحويل الانفجاري - 5300 جول / كغ.
3. سرعة التفجير: 6500 م / ث.
4. Brisance: 15-18 ملم.
5. الانفجار: 360-400 متر مكعب. انظر [6].
تم عرض إمكانية استخدام النتروجليسرين من قبل الكيميائي الروسي الشهير N. N. Zinin ، الذي أنتج في 1853-1855 أثناء حرب القرم ، مع المهندس العسكري V. F. Petrushevsky ، كمية كبيرة من النتروجليسرين.
أستاذ جامعة قازان N. N. زينين
المهندس العسكري V. F. بيتروشيفسكي
لكن تبين أن الشيطان الذي يعيش في النتروجليسرين شرير ومتمرد. اتضح أن حساسية هذه المادة للتأثيرات الخارجية أقل قليلاً من حساسية الزئبق المتفجر. يمكن أن تنفجر بالفعل في لحظة النترات ، ولا يمكن هزها أو تسخينها أو تبريدها أو تعريضها لأشعة الشمس. قد تنفجر أثناء التخزين. وإذا أشعلته بمباراة ، فيمكن أن يحترق بهدوء شديد …
ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى متفجرات قوية بحلول منتصف القرن التاسع عشر كانت كبيرة بالفعل لدرجة أنه على الرغم من الحوادث العديدة ، بدأ استخدام النتروجليسرين على نطاق واسع في عمليات التفجير.
قام كثيرون بمحاولات لكبح الشيطان الشرير ، لكن مجد المروض ذهب إلى ألفريد نوبل. إن تقلبات هذا المسار ، وكذلك مصير عائدات بيع هذه المادة ، معروفة على نطاق واسع ، ويرى المؤلف أنه من غير الضروري الخوض في تفاصيلها.
يتم "ضغطها" في مسام مادة حشو خاملة (وجربت عدة عشرات من المواد على هذا النحو ، وأفضلها كان التراب المائي - سيليكات مسامية ، يقع 90٪ من حجمها على المسام التي يمكنها امتصاص النتروجليسرين بطمع) ، أصبح النتروجليسرين أكثر "استيعابًا" ، حيث حافظ على كل قوته التدميرية تقريبًا. كما تعلم ، أعطى نوبل هذا المزيج ، الذي يشبه الجفت ، اسم "الديناميت" (من الكلمة اليونانية "دينوس" - القوة). سخرية القدر: بعد مرور عام على حصول نوبل على براءة اختراع لإنتاج الديناميت ، يخلط بيتروشيفسكي بشكل مستقل تمامًا النتروجليسرين مع المغنيسيا ويتلقى المتفجرات ، التي سميت فيما بعد بـ "الديناميت الروسي".
النتروجليسرين (بشكل أكثر تحديدًا ، ثلاثي نترات الجلسرين) هو إستر كامل من الجلسرين وحمض النيتريك. يتم الحصول عليها عادة عن طريق معالجة الجلسرين بمزيج حمض النيتريك والكبريتيك (بلغة كيميائية - تفاعل الأسترة):
يصاحب انفجار النتروجليسرين إطلاق كمية كبيرة من المنتجات الغازية:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
يستمر الأسترة بالتتابع على ثلاث مراحل: في المرحلة الأولى ، يتم الحصول على أحادي نترات الجلسرين ، وفي المرحلة الثانية - ثنائي نترات الجلسرين ، وفي المرحلة الثالثة - ثلاثي نترات الجلسرين. للحصول على عائد أكثر اكتمالاً من النتروجليسرين ، يتم أخذ فائض بنسبة 20٪ من حمض النيتريك بما يزيد عن الكمية المطلوبة نظريًا.
تم إجراء النترات في أواني خزفية أو أوعية رصاص ملحومة بالنحاس في حمام من الماء المثلج. تم الحصول على حوالي 700 جرام من النتروجليسرين في دفعة واحدة ، وخلال ساعة أجريت هذه العمليات في 3-4.
لكن الاحتياجات المتزايدة أدخلت تعديلاتها الخاصة على تكنولوجيا إنتاج النتروجليسرين. مع مرور الوقت (في عام 1882) ، تم تطوير تقنية لإنتاج المتفجرات في النترات. في هذه الحالة ، تم تقسيم العملية إلى مرحلتين: في المرحلة الأولى ، يتم خلط الجلسرين مع نصف كمية حامض الكبريتيك ، وبالتالي تم استخدام معظم الحرارة المنبعثة ، وبعدها خليط جاهز من أحماض النيتريك والكبريتيك تم إدخاله في نفس الوعاء. وبالتالي ، كان من الممكن تجنب الصعوبة الرئيسية: ارتفاع درجة حرارة خليط التفاعل. يتم التقليب بالهواء المضغوط بضغط 4 ضغط جوي. تبلغ إنتاجية العملية 100 كجم من الجلسرين في 20 دقيقة عند 10-12 درجة.
نظرًا للثقل النوعي المختلف للنيتروجليسرين (1 ، 6) وحمض النفايات (1 ، 7) ، فإنه يتجمع من الأعلى بواجهة حادة. بعد النترات ، يُغسل النتروجليسرين بالماء ، ثم يُغسل من المخلفات الحمضية بالصودا ويُغسل مرة أخرى بالماء. يتم الخلط في جميع مراحل العملية بالهواء المضغوط. يتم التجفيف عن طريق الترشيح من خلال طبقة من ملح الطعام المكلس [9].
كما ترون ، رد الفعل بسيط للغاية (تذكر موجة الإرهاب في نهاية القرن التاسع عشر ، التي أثارها "القاذفون" الذين أتقنوا علم الكيمياء التطبيقية البسيط) وينتمون إلى عدد "العمليات الكيميائية البسيطة" (أ. ستيتباكر). يمكن صنع أي كمية من النتروجليسرين تقريبًا في أبسط الظروف (صنع المسحوق الأسود ليس أسهل كثيرًا).
يكون استهلاك الكواشف على النحو التالي: للحصول على 150 مل من النتروجليسرين ، يجب أن تأخذ: 116 مل من الجلسرين ؛ 1126 مل من حامض الكبريتيك المركز ؛
649 مل من حمض النيتريك (تركيز 62٪ على الأقل).
الديناميت في الحرب
تم استخدام الديناميت لأول مرة في الحرب الفرنسية البروسية 1870-1871: فجر خبراء المتفجرات البروسية التحصينات الفرنسية بالديناميت. لكن تبين أن سلامة الديناميت كانت نسبية.اكتشف الجيش على الفور أنه عند إطلاق الرصاص عليه ، فإنه لا ينفجر بأسوأ من سلفه ، ويتحول الاحتراق في حالات معينة إلى انفجار.
لكن إغراء الحصول على ذخيرة قوية كان لا يقاوم. من خلال تجارب خطيرة ومعقدة إلى حد ما ، كان من الممكن معرفة أن الديناميت لن ينفجر إذا زادت الأحمال ليس على الفور ، ولكن بشكل تدريجي ، مع الحفاظ على تسارع القذيفة ضمن حدود آمنة.
شوهد حل المشكلة على المستوى الفني في استخدام الهواء المضغوط. في يونيو 1886 ، قام الملازم إدموند لودفيج زيلينسكي من فوج المدفعية الخامس في جيش الولايات المتحدة باختبار وصقل التصميم الهندسي الأمريكي الأصلي. يمكن لمدفع هوائي بعيار 380 مم وطول 15 م بمساعدة الهواء المضغوط إلى 140 ضغط جوي أن يقذف مقذوفات بطول 3.35 م من 227 كجم من الديناميت عند 1800 مللي أمبير بطول مقذوف 1.83 م مع 51 كجم من الديناميت وكل 5 آلاف م
تم توفير القوة الدافعة بواسطة أسطوانتين من الهواء المضغوط ، وتم توصيل الجزء العلوي بالأداة بواسطة خرطوم مرن. كانت الأسطوانة الثانية بمثابة احتياطي لتغذية الأسطوانة العلوية ، وتم الحفاظ على الضغط الموجود بها بمساعدة مضخة بخار مدفونة في الأرض. كانت المقذوفة المحملة بالديناميت على شكل سهم - سهم مدفعي - وكان لها رأس حربي يبلغ وزنه 50 رطلاً.
أمر دوق كامبريدج الجيش باختبار أحد هذه الأنظمة في ميلفورد هافن ، لكن البندقية استهلكت جميع ذخيرتها تقريبًا قبل أن تصيب الهدف في النهاية ، والذي تم تدميره بشكل فعال للغاية. كان الأدميرال الأمريكيون سعداء بالمدفع الجديد: في عام 1888 ، تم الإفراج عن الأموال لصنع 250 بندقية ديناميت للمدفعية الساحلية.
في عام 1885 أسس زيلينسكي شركة Pneumatic Gun لتقديم مدافع تعمل بالهواء المضغوط مع قذائف الديناميت في الجيش والبحرية. أدت تجاربه إلى الحديث عن المدافع الهوائية كسلاح جديد واعد. حتى أن البحرية الأمريكية قامت ببناء طراد Vesuvius dynamite الذي يبلغ وزنه 944 طنًا في عام 1888 ، مسلحة بثلاثة من هذه البنادق 381 ملم.
رسم تخطيطي للطراد "الديناميت" "فيزوف"
[المركز]
وهذا ما بدت عليه أسلحته الثابتة[/المركز]
لكن الشيء الغريب: بعد بضع سنوات ، أفسح الحماس الطريق لخيبة الأمل. قال رجال المدفعية الأمريكيون عن ذلك: "خلال الحرب الإسبانية الأمريكية ، لم تصل هذه البنادق إلى المكان الصحيح أبدًا". وعلى الرغم من أنه لم يكن يتعلق بالمدافع بقدر ما يتعلق بقدرة المدفعية على إطلاق النار بدقة والتثبيت الصلب للبنادق ، إلا أن هذا النظام لم يتلق مزيدًا من التطوير.
في عام 1885 ، قامت هولندا بتركيب مدفع زيلينسكي الجوي على غواصته رقم 4. ومع ذلك ، فإن الأمر لم يأت إلى اختباراته العملية ، tk. تعرض القارب لحادث خطير أثناء إطلاقه.
في عام 1897 ، أعاد هولندا تسليح غواصته رقم 8 بمدفع Zelinsky جديد. يتكون التسلح من أنبوب طوربيد مقوس 18 بوصة (457 مم) مع ثلاثة طوربيدات Whitehead ، بالإضافة إلى مدفع Zelinsky الخلفي لقذائف الديناميت (7 جولات تزن 222 رطلاً.100.7 كجم لكل منها). ومع ذلك ، نظرًا لوجود برميل قصير جدًا ، ومحدود بحجم القارب ، كان لهذا السلاح مدى إطلاق نار قصير. بعد التصوير العملي ، قام المخترع بتفكيكه في عام 1899.
في المستقبل ، لم يقم أي من المصممين الهولنديين أو غيرهم من المصممين بتركيب بنادق (جهاز) لإطلاق الألغام وقذائف الديناميت على غواصاتهم. هكذا بنادق زيلينسكي غير محسوسة ، لكنها سرعان ما غادرت المسرح [12].
شقيق النتروجليسرين
من وجهة نظر كيميائية ، الجلسرين هو أبسط ممثل لفئة الكحولات ثلاثية الهيدروجين. هناك نظيره ثنائي الذرة - الإيثيلين جلايكول. لا عجب أنه بعد التعرف على النتروجليسرين ، وجه الكيميائيون انتباههم إلى الإيثيلين جلايكول ، على أمل أن يكون أكثر ملاءمة للاستخدام.
لكن هنا أيضًا ، أظهر شيطان المتفجرات شخصيته المتقلبة.تبين أن خصائص ثنائي نترو إيثيلين جلايكول (هذه المتفجرات لم تحصل على اسمها الخاص) لا تختلف كثيرًا عن النتروجليسرين:
1. الحساسية: تنفجر عندما تسقط حمولة 2 كجم من ارتفاع 20 سم ؛ حساسة للاحتكاك والنار.
2. طاقة التحويل الانفجاري - 6900 جول / كغ.
3. سرعة التفجير: 7200 م / ث.
4. Brisance: 16.8 ملم.
5. شديدة الانفجار: 620-650 متر مكعب. سم.
تم الحصول عليه لأول مرة من قبل هنري في عام 1870. تم الحصول عليه عن طريق النترات الدقيقة للإيثيلين جلايكول وفقًا لإجراء مشابه لتحضير النتروجليسرين (خليط النيتروجين: H2SO4 - 50٪ ، HNO3 - 50٪ ؛ النسبة - 1 إلى 5 فيما يتعلق بـ أثلين كلايكول).
يمكن إجراء عملية النترات عند درجة حرارة منخفضة ، وهو ما يمثل استعدادًا لإنتاج محصول أعلى [7 ، 8].
على الرغم من حقيقة أنه ، بشكل عام ، تبين أن حساسية DNEG أقل إلى حد ما من حساسية NG ، إلا أن استخدامها لا يعد بفوائد كبيرة. إذا أضفنا إلى هذا تقلبًا أعلى من تقلب NG ، وتوافر أقل للمواد الخام ، يصبح من الواضح أن هذا المسار لم يؤد إلى أي مكان أيضًا.
ومع ذلك ، لم يتبين أنه عديم الفائدة تمامًا. في البداية ، تم استخدامه كمادة مضافة للديناميت ، خلال الحرب العالمية الثانية ، بسبب نقص الجلسرين ، تم استخدامه كبديل للنيتروجليسرين في المساحيق عديمة الدخان. تتمتع هذه المساحيق بعمر افتراضي قصير بسبب تقلب DNEG ، ولكن في ظروف الحرب لم يكن هذا مهمًا: لم يكن أحد سيخزنها لفترة طويلة.
كريستيان شونباين المريلة
من غير المعروف كم من الوقت كان الجيش سيقضيه في البحث عن طرق لتهدئة النتروجليسرين ، إذا لم تكن التكنولوجيا الصناعية لإنتاج نيتروستر آخر قد وصلت بحلول نهاية القرن التاسع عشر. باختصار ، تاريخ ظهوره هو كما يلي [16].
في عام 1832 ، اكتشف الكيميائي الفرنسي هنري براكونو أنه عندما تمت معالجة النشا وألياف الخشب بحمض النيتريك ، تشكلت مادة غير مستقرة وقابلة للاشتعال ومتفجرة أطلق عليها اسم الزيلويدين. صحيح أن الأمر اقتصر على الرسالة حول هذا الاكتشاف. بعد ست سنوات ، في عام 1838 ، قام عالم كيميائي فرنسي آخر ، هو تيوفيل جولز بيلوز ، بمعالجة الورق والورق المقوى بطريقة مماثلة وأنتج مادة مماثلة أطلق عليها اسم نتراميدين. من كان يظن بعد ذلك ، ولكن سبب استحالة استخدام النتراميدين لأغراض فنية كان على وجه التحديد ثباته المنخفض.
في عام 1845 ، قام الكيميائي السويسري كريستيان فريدريش شونباين (الذي اشتهر بحلول ذلك الوقت باكتشاف الأوزون) بإجراء تجارب في مختبره. منعته زوجته بشدة من إحضار قواريره إلى المطبخ ، لذلك كان في عجلة من أمره لإنهاء التجربة في غيابها - وسكبت بعض المواد الكاوية على الطاولة. في محاولة لتجنب فضيحة ، قام ، في أفضل تقاليد الدقة السويسرية ، بمسحها بمئزر العمل الخاص به ، حيث لم يكن هناك الكثير من المزيج. ثم ، وفقًا لتقليد الاقتصاد السويسري أيضًا ، غسل المريلة بالماء وعلقها على الموقد حتى يجف. كم من الوقت أو القصر علق هناك ، التاريخ صامت ، لكن بعد تجفيف المريلة اختفى فجأة ، أصبح معروفًا على وجه اليقين. علاوة على ذلك ، لم يختف بهدوء ، باللغة الإنجليزية ، ولكن بصوت عالٍ ، يمكن للمرء أن يقول ساحرًا: في ومضة وتصفيق بصوت عالٍ لانفجار. لكن إليكم ما لفت انتباه شونباين: الانفجار وقع دون أدنى عمود دخان!
وعلى الرغم من أن شونباين لم يكن أول من اكتشف النيتروسليلوز ، إلا أنه كان مقدرًا له أن يتوصل إلى استنتاج حول أهمية الاكتشاف. في ذلك الوقت ، تم استخدام المسحوق الأسود في المدفعية ، حيث تلوث السناج بالبنادق التي كان لابد من تنظيفها في الفترات الفاصلة بين الطلقات ، وبعد الهبوب الأولى نشأت ستارة من الدخان بحيث اضطروا إلى القتال بشكل أعمى تقريبًا. وغني عن القول أن نفث الدخان الأسود يشير تمامًا إلى موقع البطاريات. الشيء الوحيد الذي أضاء الحياة هو إدراك أن العدو كان في نفس الموقف. لذلك ، رد الجيش بحماسة على المتفجرات ، التي تصدر دخانًا أقل بكثير ، بالإضافة إلى أنها أقوى أيضًا من المسحوق الأسود.
أتاح النيتروسليلوز ، الخالي من عيوب المسحوق الأسود ، إنشاء إنتاج مسحوق عديم الدخان. وفي تقاليد ذلك الوقت ، قرروا استخدامه كوقود دافع ومتفجر. في عام 1885 ، بعد العديد من الأعمال التجريبية ، تلقى المهندس الفرنسي بول فيل واختبار عدة كيلوغرامات من مسحوق البيروكسيلين غير المستقر ، المسمى البارود "ب" - أول مسحوق عديم الدخان. أثبتت الاختبارات فوائد الوقود الجديد.
ومع ذلك ، لم يكن من السهل تحديد إنتاج كميات كبيرة من النيتروسليلوز للاحتياجات العسكرية. كان النيتروسليلوز صبورًا جدًا لانتظار المعارك والمصانع ، كقاعدة عامة ، طار في الهواء بانتظام يحسد عليه ، كما لو كان يتنافس مع إنتاج النتروجليسرين. كان على تطوير تكنولوجيا الإنتاج الصناعي للبيروكسيلين التغلب على عقبات لا مثيل لها في المتفجرات الأخرى. استغرق الأمر ربع قرن كامل لتنفيذ عدد من الأعمال من قبل باحثين من مختلف البلدان حتى أصبحت هذه المتفجرات الليفية الأصلية مناسبة للاستخدام وحتى تم العثور على العديد من الوسائل والطرق التي تضمن بطريقة ما ضد الانفجار أثناء التخزين المطول للمنتج. إن تعبير "بأي شكل من الأشكال" ليس أداة أدبية ، ولكنه انعكاس للصعوبة التي واجهها الكيميائيون والتقنيون في تحديد معايير الاستقرار. لم يكن هناك حكم صارم على مناهج تحديد معايير الاستقرار ، ومع التوسع الإضافي في نطاق استخدام هذه المتفجرات ، كشفت الانفجارات المستمرة المزيد والمزيد من السمات الغامضة في سلوك هذا الأثير الغريب المعقد. لم يتمكن جيمس ديوار وفريدريك أبيل حتى عام 1891 من إيجاد تقنية آمنة.
يتطلب إنتاج البيروكسيلين عددًا كبيرًا من الأجهزة المساعدة وعملية تكنولوجية مطولة ، حيث يجب تنفيذ جميع العمليات بحرص ودقة متساوية.
المنتج الأولي لإنتاج البيروكسيلين هو السليلوز ، وأفضل ممثل له هو القطن. السليلوز الطبيعي النقي عبارة عن بوليمر يتكون من مخلفات الجلوكوز ، وهو قريب من النشا: (C6H10O5) n. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن توفر نفايات مصانع الورق مواد خام ممتازة.
تم إتقان نترات الألياف على نطاق صناعي في الستينيات من القرن التاسع عشر وتم إجراؤها في أواني خزفية مع مزيد من الغزل في أجهزة الطرد المركزي. ومع ذلك ، بحلول نهاية القرن ، حلت التكنولوجيا الأمريكية محل هذه الطريقة البدائية ، على الرغم من أنها أعيد إحياؤها خلال الحرب العالمية الأولى بسبب تكلفتها المنخفضة وبساطتها (بشكل أكثر دقة ، البدائية).
يتم تحميل القطن المكرر في نترات ، ويضاف خليط نترات (HNO3 - 24٪ ، H2SO4 - 69٪ ، ماء - 7٪) على أساس 15 كجم من الألياف 900 كجم من الخليط ، مما يعطي ناتجًا قدره 25 كجم من البيروكسيلين.
يتم توصيل النترات في بطاريات تتكون من أربعة مفاعلات وجهاز طرد مركزي واحد. يتم تحميل النترات بفاصل زمني (حوالي 40 دقيقة) يساوي وقت الاستخراج ، مما يضمن استمرارية العملية.
البيروكسيلين عبارة عن خليط من المنتجات بدرجات متفاوتة من نترات السليلوز. يعتبر البيروكسيلين ، الذي يتم الحصول عليه باستخدام حمض الفوسفوريك بدلاً من حامض الكبريتيك ، مستقرًا للغاية ، لكن هذه التكنولوجيا لم تتجذر بسبب ارتفاع تكلفتها وانخفاض إنتاجيتها.
يتميز البيروكسيلين المضغوط بخاصية الاشتعال الذاتي ويحتاج إلى الترطيب. يجب ألا تحتوي المياه المستخدمة لغسيل البيروكسيلين وتثبيته على عوامل قلوية ، لأن منتجات تدمير القلوية هي محفزات اشتعال ذاتي. يتم تحقيق التجفيف النهائي لمحتوى الرطوبة المطلوب عن طريق الغسل بالكحول المطلق.
لكن النيتروسليلوز المبلل أيضًا ليس خاليًا من المشاكل: فهو عرضة للتلوث بالكائنات الحية الدقيقة التي تسبب العفن. احميه عن طريق تشميع السطح.كان للمنتج النهائي الخصائص التالية:
1. حساسية البيروكسيلين تعتمد بشكل كبير على الرطوبة. جاف (3 - 5٪ رطوبة) يشتعل بسهولة من لهب مكشوف أو لمسة من معدن ساخن ، حفر ، احتكاك. تنفجر عندما تسقط حمولة 2 كجم من ارتفاع 10 سم وعندما ترتفع الرطوبة تقل الحساسية وعند 50٪ من الماء تختفي قدرة التفجير.
2. طاقة التحويل الانفجاري - 4200 ميجا جول / كجم.
3. سرعة التفجير: 6300 م / ث.
4. بريسانس: 18 ملم.
5. شديدة الانفجار: 240 متر مكعب. سم.
ومع ذلك ، على الرغم من أوجه القصور ، فإن البيروكسيلين الأكثر استقرارًا كيميائيًا يناسب الجيش أكثر من النتروجليسرين والديناميت ، يمكن تعديل حساسيته عن طريق تغيير محتواه الرطوبي. لذلك ، بدأ البيروكسيلين المضغوط في العثور على استخدام واسع لتجهيز الرؤوس الحربية للمناجم والقذائف ، ولكن بمرور الوقت ، أفسح هذا المنتج الذي لا مثيل له المجال لمشتقات نترات للهيدروكربونات العطرية. ظل النيتروسليلوز كمادة متفجرة دافعة ، ولكن باعتباره متفجرًا متفجرًا ، فقد انحسر إلى الأبد في الماضي [9].
هلام متطاير وبودرة النتروجليسرين
"المسحوق الأسود … يمثل كل ما يؤهله لمزيد من التحسين - من خلال الدراسة العلمية للظواهر غير المرئية التي تحدث أثناء احتراقه. يعد البارود الذي لا يُدخن رابطًا جديدًا بين قوة الدول وتطورها العلمي. لهذا السبب ، كوني أحد محاربي العلم الروسي ، في قوتي المتدنية وسنواتي لم أجرؤ على تحليل مهام البارود الذي لا يدخن …"
ربما يكون القارئ ، حتى لو كان على دراية بتاريخ الكيمياء ، قد خمّن بالفعل من هذه الكلمات - الكيميائي الروسي اللامع دي منديليف.
كرس Mendeleev الكثير من الجهد والاهتمام لـ porrocheliy كمجال للمعرفة الكيميائية في السنوات الأخيرة من حياته - في 1890-1897. ولكن ، كما هو الحال دائمًا ، تسبق المرحلة النشطة من التطور فترة من التفكير والتراكم وتنظيم المعرفة.
بدأ كل شيء بحقيقة أن ألفريد نوبل الذي لا يعرف الكلل اكتشف اكتشافًا آخر في عام 1875: محلول صلب من البلاستيك والمرن من النيتروسليلوز في النتروجليسرين. لقد نجحت في الجمع بين الشكل الصلب والكثافة العالية وسهولة التشكيل والطاقة المركزة وعدم الحساسية للرطوبة الجوية العالية. يتكون الهلام ، المحترق بالكامل في ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء ، من 8٪ ثنائي نيتروسليلوز و 92٪ نيتروجليسرين.
على عكس الفني نوبل ، د. انطلق مندليف من نهج علمي بحت. في أساس بحثه ، وضع فكرة محددة تمامًا وذات أسس كيميائية صارمة: يجب أن تصدر المادة المطلوبة أثناء الاحتراق الحد الأقصى من المنتجات الغازية لكل وحدة وزن. من وجهة نظر كيميائية ، هذا يعني أنه يجب أن يكون هناك ما يكفي من الأكسجين في هذا المركب لتحويل الكربون تمامًا إلى أكسيد غازي ، والهيدروجين إلى ماء ، والقدرة المؤكسدة لتوفير الطاقة لهذه العملية بأكملها. أدى الحساب التفصيلي إلى صيغة التركيبة التالية: C30H38 (NO2) 12O25. عند الحرق ، يجب أن تحصل على ما يلي:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
ليس من السهل تنفيذ تفاعل تخليقي مستهدف لمادة مثل هذه التركيبة ، حتى في الوقت الحاضر ، لذلك ، في الممارسة العملية ، تم استخدام خليط من 7-10 ٪ نيتروسليلوز و 90-93 ٪ نيتروجليسرين. النسبة المئوية لمحتوى النيتروجين حوالي 13 ، 7٪ ، وهو ما يزيد قليلا عن هذا الرقم لبيروكولوديا (12 ، 4٪). العملية ليست صعبة بشكل خاص ، ولا تتطلب استخدام معدات معقدة (يتم تنفيذها في المرحلة السائلة) وتستمر في ظل الظروف العادية.
في عام 1888 ، حصل نوبل على براءة اختراع للبارود المصنوع من النتروجليسرين والكولوكسيلين (الألياف منخفضة النترات) ، والذي سمي مثل البارود الذي لا يدخن من البيروكسيلين. هذه التركيبة لم تتغير عمليا حتى الآن تحت أسماء فنية مختلفة ، أشهرها كوردايت والباليستيت. يكمن الاختلاف الرئيسي في النسبة بين النتروجليسرين والبيروكسيلين (يكون أعلى في الكوردايت) [13].
كيف ترتبط هذه المتفجرات ببعضها البعض؟ لنلق نظرة على الجدول:
الجدول 1.
BB …… الحساسية…. الطاقة… السرعة …… Brisance… شديدة الانفجار
……… (كجم / سم /٪ من الانفجارات)…. انفجار…. تفجير
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
تتشابه خصائص جميع المتفجرات تمامًا ، لكن الاختلاف في الخواص الفيزيائية يملي مجالات مختلفة لتطبيقها.
كما رأينا بالفعل ، لا النتروجليسرين ولا البيروكسيلين يسعدان الجيش بطابعهما. يبدو لي أن سبب قلة ثبات هذه المواد يكمن في السطح. كلا المركبين (أو ثلاثة - العد و ثنائي نيترو إيثيلين جلايكول) يمثلان فئة الأثير. ومجموعة الإستر ليست بأي حال من الأحوال أحد رواد المقاومة الكيميائية. بدلا من ذلك ، يمكن العثور عليها بين الغرباء. مجموعة النيترو ، التي تحتوي على النيتروجين في حالة أكسدة غريبة نوعًا ما +5 بالنسبة لها ، ليست أيضًا نموذجًا للاستقرار. إن تعايش هذا العامل المؤكسد القوي مع عامل الاختزال الجيد مثل مجموعة الهيدروكسيل للكحول يؤدي حتماً إلى عدد من النتائج السلبية ، وأكثرها مزعجة هو التقلب في التطبيق.
لماذا قضى الكيميائيون والعسكريون الكثير من الوقت في تجربتهم؟ كما يبدو ، فقد انتصر الكثير والكثير. الجيش - القوة العالية وتوافر المواد الخام ، مما زاد من الفعالية القتالية للجيش وجعله غير حساس للتسليم في زمن الحرب. التقنيون - ظروف تركيب معتدلة (لا حاجة لاستخدام درجات حرارة عالية وضغط مرتفع) والراحة التكنولوجية (على الرغم من العمليات متعددة المراحل ، تستمر جميع التفاعلات في حجم تفاعل واحد وبدون الحاجة إلى عزل المنتجات الوسيطة).
كانت العائدات العملية للمنتجات عالية جدًا أيضًا (الجدول 2) ، والتي لم تسبب حاجة ملحة للبحث عن مصادر كميات كبيرة من حمض النيتريك الرخيص (تم حل مشكلة حامض الكبريتيك في وقت مبكر جدًا).
الجدول 2.
BB …… استهلاك الكواشف لكل 1 كجم …… عدد المراحل …… عدد المنتجات المنبعثة
……… حمض النتريك.. حامض الكبريتيك
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16، 5 …………..16، 5 ……………… 2 ……………………… 1
NK ……..8، 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
تغير الوضع بشكل كبير عندما ظهرت تجسيدات جديدة لشيطان المتفجرات على الساحة: trinitrophenol و trinitrotoluene.
(يتبع)
