Sesungguhnya, syaitan duduk di dalam bahan letupan, siap setiap saat untuk mula memusnahkan dan memecahkan segala-galanya. Mengawal makhluk neraka ini dan melepaskannya hanya bila diperlukan adalah masalah utama yang harus diselesaikan oleh ahli kimia dan ahli piroteknik semasa membuat dan menggunakan bahan letupan. Dalam sejarah penciptaan dan pengembangan bahan peledak (bahan letupan), seperti setetes air, sejarah kemunculan, pengembangan dan pemusnahan negara dan empayar ditampilkan.
Menyiapkan garis besar pelajaran, penulis berulang kali memperhatikan bahawa negara-negara yang pemerintahnya memperhatikan perkembangan ilmu pengetahuan, dan terutama sekali kepada triniti semula jadi ahli matematik - fizik - kimia - mencapai ketinggian dalam perkembangannya. Contoh yang mencolok boleh menjadi pendakian pesat di pentas dunia Jerman, yang dalam setengah abad membuat lompatan dari persatuan negara-negara yang berbeza, beberapa di antaranya bahkan di peta terperinci Eropah sukar dilihat tanpa "ruang lingkup kecil", ke sebuah kerajaan yang harus diperhitungkan selama satu setengah abad. Tanpa mengurangkan kelebihan Bismarck yang hebat dalam proses ini, saya akan memetik ungkapannya, yang katanya setelah berakhirnya perang Franco-Prusia yang berjaya: "Perang ini dimenangi oleh seorang guru Jerman yang sederhana." Penulis ingin menumpukan ulasannya kepada aspek kimia untuk meningkatkan kemampuan tempur tentera dan negara, seperti biasa, tanpa mengaku tidak sependapat dengan pendapatnya.
Semasa menerbitkan artikel itu, pengarang, seperti Jules Verne, dengan sengaja mengelak dari menentukan perincian teknologi tertentu dan memusatkan perhatiannya pada kaedah perindustrian semata-mata untuk mendapatkan bahan letupan. Ini bukan hanya disebabkan oleh rasa tanggungjawab saintis yang dapat dimengerti untuk hasil karyanya (baik itu praktikal atau jurnalistik), tetapi juga pada kenyataan bahawa subjek kajian adalah persoalan "Mengapa semuanya seperti ini dan tidak sebaliknya? "Dan bukan" Siapa yang pertama mendapatnya? zat ".
Di samping itu, penulis meminta pengampunan kepada pembaca kerana penggunaan istilah kimia secara paksa - sifat sains (seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman pedagogi sendiri, bukan yang paling disukai oleh pelajar sekolah). Menyedari bahawa tidak mungkin menulis mengenai bahan kimia tanpa menyebut istilah kimia, penulis akan berusaha meminimumkan perbendaharaan kata khas.
Dan perkara terakhir. Tokoh-tokoh yang diberikan oleh pengarang tidak boleh dianggap kebenaran hakiki. Data mengenai ciri-ciri bahan letupan dalam sumber yang berbeza berbeza dan kadang-kadang agak kuat. Ini dapat difahami: ciri-ciri peluru sangat bergantung pada jenis "boleh dipasarkan" mereka, kehadiran / ketiadaan bahan asing, pengenalan penstabil, mod sintesis dan banyak faktor lain. Kaedah untuk menentukan ciri-ciri bahan letupan juga tidak dibezakan oleh keseragaman (walaupun terdapat lebih banyak standardisasi di sini) dan mereka juga tidak mengalami kebolehulangan khas.
Pengelasan BB
Bergantung pada jenis letupan dan kepekaan terhadap pengaruh luaran, semua bahan letupan dibahagikan kepada tiga kumpulan utama:
1. Memulakan BB.
2. Meletupkan bahan letupan.
3. Membuang bahan letupan.
Memulakan BB. Mereka sangat sensitif terhadap pengaruh luaran. Selebihnya ciri mereka biasanya rendah. Tetapi mereka mempunyai harta benda yang berharga - letupan mereka (letupan) mempunyai kesan peledakan pada letupan dan mendorong bahan letupan, yang biasanya tidak sensitif terhadap jenis pengaruh luaran sama sekali atau mempunyai kepekaan yang sangat rendah. Oleh itu, bahan permulaan hanya digunakan untuk membangkitkan letupan letupan atau meletupkan bahan letupan. Untuk memastikan keselamatan penggunaan bahan letupan, bahan tersebut dilekatkan dalam alat pelindung (kapsul, lengan kapsul, penutup detonator, detonator elektrik, sekering). Wakil khas bahan letupan: merkuri fulminat, azida plumbum, tenres (TNPC).
Letupan bahan letupan. Sebenarnya, inilah yang mereka katakan dan tulis. Mereka melengkapkan peluru, ranjau, bom, roket, ranjau darat; mereka meletupkan jambatan, kereta, peniaga …
Bahan letupan letupan dibahagikan kepada tiga kumpulan mengikut ciri letupannya:
- peningkatan kuasa (wakil: RDX, HMX, PETN, Tetril);
- kuasa biasa (wakil: TNT, melinite, plastik);
- daya berkurang (wakil: ammonium nitrat dan campurannya).
Bahan peledak yang meningkat daya agak lebih sensitif terhadap pengaruh luaran dan oleh itu ia lebih kerap digunakan dalam campuran dengan phlegmatizer (bahan yang mengurangkan kepekaan bahan letupan) atau dalam campuran dengan bahan letupan dengan kekuatan normal untuk meningkatkan daya yang terakhir. Kadang-kadang bahan letupan berkuasa tinggi digunakan sebagai peledak perantaraan.
Melempar bahan letupan. Ini adalah pelbagai mesiu - berasap hitam, piroksilin tanpa asap dan nitrogliserin. Mereka juga merangkumi pelbagai campuran piroteknik untuk bunga api, suar isyarat dan pencahayaan, peluru pencahayaan, ranjau, dan bom udara.
Mengenai serbuk hitam dan Black Berthold
Selama beberapa abad, satu-satunya jenis bahan letupan yang digunakan manusia adalah serbuk hitam. Dengan bantuannya, bola meriam dilemparkan ke arah musuh, dan peluru peledak diisi dengannya. Mesiu digunakan di lombong bawah tanah untuk menghancurkan tembok kubu, untuk menghancurkan batu.
Di Eropah, ia terkenal sejak abad ke-13, dan bahkan lebih awal di China, India dan Byzantium. Gambaran pertama mengenai mesiu untuk bunga api dijelaskan oleh saintis China Sun-Simyao pada tahun 682. Maximilian orang Yunani (abad XIII-XIV) dalam risalah "Book of Lights" menerangkan campuran berdasarkan kalium nitrat, yang digunakan di Byzantium sebagai "api Yunani" yang terkenal dan terdiri daripada 60% nitrat, 20% sulfur dan 20% arang batu.
Sejarah Eropah penemuan mesiu bermula dengan seorang Inggeris, biksu Franciscan Roger Bacon, yang pada tahun 1242 dalam bukunya "Liber de Nullitate Magiae" memberikan resipi serbuk hitam untuk roket dan bunga api (40% saltpeter, 30% arang batu dan 30 % sulfur) dan rahib separa mitos Berthold Schwartz (1351). Namun, ada kemungkinan bahawa ini adalah satu orang: penggunaan nama samaran pada Abad Pertengahan cukup umum, seperti kekeliruan berikutnya dengan penentuan sumber.
Kesederhanaan komposisi, ketersediaan dua dari tiga komponen (sulfur asli masih tidak biasa di wilayah selatan Itali dan Sisilia), kemudahan penyediaannya - semua ini menjamin mesiu akan melakukan perarakan kemenangan melalui negara-negara Eropah dan Asia. Satu-satunya masalah ialah mendapatkan kalium nitrat dalam jumlah besar, tetapi tugas ini berjaya diatasi. Oleh kerana satu-satunya simpanan nitrat kalium yang diketahui adalah di India (maka nama keduanya - India), pengeluaran tempatan dibuat di hampir semua negara. Tidak mungkin memanggilnya menyenangkan, walaupun dengan keyakinan yang kuat: bahan mentah untuknya adalah kotoran, isi binatang, air kencing dan rambut binatang. Bahan yang paling tidak menyenangkan dalam campuran berbau busuk dan sangat kotor ini adalah kapur dan potash. Semua kekayaan ini selama beberapa bulan dibuang ke dalam lubang, di mana ia diperam di bawah pengaruh azotobacteria. Amonia yang dilepaskan dioksidakan menjadi nitrat, yang akhirnya memberikan nitrat yang diinginkan, yang diasingkan dan dimurnikan dengan penghabluran semula - pekerjaan juga, saya akan katakan, bukan yang paling menyenangkan. Seperti yang anda lihat, tidak ada yang rumit dalam prosesnya, bahan mentahnya cukup berpatutan dan ketersediaan mesiu juga menjadi universal.
Serbuk mesiu hitam (atau berasap) merupakan bahan letupan sejagat pada masa itu. Tidak bergoyang atau berguling, selama bertahun-tahun ia digunakan sebagai peluru dan sebagai pengisian bom pertama - prototaip peluru moden. Sehingga akhir abad pertama abad ke-19, mesiu memenuhi keperluan kemajuan. Tetapi sains dan industri tidak berhenti, dan segera berhenti memenuhi kehendak masa kerana kemampuannya yang kecil. Akhir monopoli mesiu dapat dikaitkan pada tahun 70an abad ke-17, ketika A. Lavoisier dan C. Berthollet mengatur pengeluaran garam berthollet berdasarkan kalium klorat yang ditemui oleh Berthollet (garam berthollet).
Sejarah garam Berthollet dapat ditelusuri kembali ketika Claude Berthollet mengkaji sifat klorin yang baru ditemui oleh Carl Scheele. Dengan menyebarkan klorin melalui larutan kalium hidroksida pekat panas, Berthollet memperoleh bahan baru, yang kemudian disebut oleh ahli kimia kalium klorat, dan bukan oleh ahli kimia - garam Berthollet. Ia berlaku pada tahun 1786. Dan walaupun garam syaitan tidak pernah menjadi bahan peledak baru, ia memenuhi peranannya: pertama, ia berfungsi sebagai insentif untuk mencari pengganti baru untuk "dewa perang" yang jurang, dan kedua, ia menjadi pengasas jenis bahan peledak baru - pemula.
Minyak letupan
Dan pada tahun 1846, ahli kimia mencadangkan dua bahan letupan baru - pyroxylin dan nitrogliserin. Di Turin, ahli kimia Itali Ascagno Sobrero mendapati bahawa cukup untuk merawat gliserin dengan asid nitrik (nitrasi) untuk membentuk cecair transparan berminyak - nitrogliserin. Laporan pertama yang dicetak mengenai dirinya diterbitkan dalam jurnal L'Institut (XV, 53) pada 15 Februari 1847, dan pantas mendapat sebut harga. Bahagian pertama mengatakan:
"Ascagno Sobrero, profesor kimia teknikal dari Turin, dalam surat yang dikirimkan oleh prof. Peluzom, melaporkan bahawa dia telah lama menerima bahan letupan dengan tindakan asid nitrik pada pelbagai bahan organik, seperti gula tebu, pemanggilan, dekrit, gula susu, dan lain-lain. Sobrero juga mengkaji kesan campuran asid nitrat dan sulfurik terhadap gliserin, dan pengalaman menunjukkan kepadanya bahawa zat yang diperoleh, mirip dengan mengaduk kapas …"
Selanjutnya, terdapat perihalan eksperimen nitrat, yang menarik hanya bagi ahli kimia organik (dan bahkan hanya dari sudut sejarah), tetapi kita hanya akan memperhatikan satu ciri: nitro-turunan selulosa, serta kemampuan mereka untuk meletup, sudah cukup terkenal ketika itu [11].
Nitrogliserin adalah salah satu bahan letupan letupan yang paling kuat dan sensitif dan memerlukan perhatian dan perhatian khusus semasa mengendalikan.
1. Sensitiviti: boleh meletup dari terkena peluru. Sensitiviti untuk terkena dengan kettlebell 10 kg turun dari ketinggian 25 cm - 100%. Pembakaran berubah menjadi letupan.
2. Tenaga transformasi letupan - 5300 J / kg.
3. Kelajuan letupan: 6500 m / s.
4. Brisance: 15-18 mm.
5. Letupan: 360-400 meter padu. lihat [6].
Kemungkinan menggunakan nitrogliserin ditunjukkan oleh ahli kimia Rusia terkenal N. N. Zinin, yang pada tahun 1853-1855 semasa Perang Krimea, bersama dengan jurutera tentera V. F. Petrushevsky, menghasilkan sejumlah besar nitrogliserin.
Profesor Universiti Kazan N. N. Zinin
Jurutera tentera V. F. Petrushevsky
Tetapi syaitan yang hidup dalam nitrogliserin ternyata jahat dan memberontak. Ternyata sensitiviti bahan ini terhadap pengaruh luaran hanya sedikit lebih rendah daripada kandungan merkuri yang meletup. Ia boleh meletup pada saat nitrasi, tidak boleh digoncang, dipanaskan dan disejukkan, atau terkena cahaya matahari. Ia mungkin meletup semasa penyimpanan. Dan jika anda membakarnya dengan mancis, ia boleh terbakar dengan tenang …
Namun, keperluan untuk bahan letupan kuat pada pertengahan abad ke-19 sudah begitu besar sehingga, walaupun terdapat banyak kemalangan, nitrogliserin mula digunakan secara meluas dalam operasi letupan.
Percubaan untuk membendung syaitan jahat dilakukan oleh banyak orang, tetapi kemuliaan penjinak itu dilakukan oleh Alfred Nobel. Naik dan turunnya jalan ini, serta nasib hasil penjualan bahan ini, diketahui umum, dan penulis menganggap tidak perlu membahas butiran mereka.
Menjadi "diperas" ke liang-liang pengisi lengai (dan beberapa lusin bahan dicuba seperti itu, yang terbaik adalah silikat berliang bumi - infusorik, 90% isinya jatuh pada pori-pori yang dapat menyerap nitrogliserin dengan rakus), nitrogliserin menjadi lebih "menampung", menjaga hampir semua kekuatannya yang merosakkan. Seperti yang anda ketahui, Nobel memberikan campuran ini, yang seperti gambut, nama "dinamit" (dari perkataan Yunani "dinos" - kekuatan). Ironi nasib: setahun setelah Nobel mendapat hak paten untuk pengeluaran dinamit, Petrushevsky sepenuhnya mencampurkan nitrogliserin dengan magnesia dan menerima bahan letupan, yang kemudian disebut "dinamit Rusia".
Nitrogliserin (lebih khusus, gliserin trinitrat) adalah ester gliserin dan asid nitrik yang lengkap. Ia biasanya diperoleh dengan merawat gliserin dengan campuran asid sulfurik-nitrat (dalam bahasa kimia - reaksi esterifikasi):
Letupan nitrogliserin disertai dengan pelepasan sejumlah besar produk gas:
4 C3H5 (NO2) 3 = 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Esterifikasi berlangsung secara berurutan dalam tiga peringkat: pada yang pertama, gliserol mononitrat diperoleh, pada yang kedua - gliserol dinitrat, dan yang ketiga - gliserol trinitrat. Untuk hasil nitrogliserin yang lebih lengkap, lebihan 20% asid nitrat diambil melebihi jumlah yang diperlukan secara teori.
Nitrasi dilakukan di dalam periuk porselin atau bejana timah yang disepuh dalam mandi air ais. Kira-kira 700 g nitrogliserin diperoleh dalam satu jangka masa, dan selama satu jam operasi seperti itu dilakukan dalam 3-4.
Tetapi keperluan yang semakin meningkat telah membuat penyesuaian mereka sendiri terhadap teknologi untuk menghasilkan nitrogliserin. Seiring berjalannya waktu (pada tahun 1882), teknologi untuk menghasilkan bahan letupan dalam nitrator dikembangkan. Dalam kes ini, proses ini dibahagikan kepada dua peringkat: pada tahap pertama, gliserin dicampurkan dengan separuh jumlah asid sulfurik, dan dengan demikian sebahagian besar haba yang dilepaskan digunakan, setelah itu campuran siap asam nitrat dan sulfurik diperkenalkan ke dalam kapal yang sama. Oleh itu, adalah mungkin untuk mengelakkan kesukaran utama: terlalu panas campuran reaksi yang berlebihan. Pengadukan dilakukan dengan udara termampat pada tekanan 4 atm. Produktiviti proses adalah 100 kg gliserin dalam 20 minit pada suhu 10 - 12 darjah.
Oleh kerana berlainan graviti nitrogliserin (1, 6) dan asid buangan (1, 7), ia terkumpul dari atas dengan antara muka yang tajam. Selepas nitrat, nitrogliserin dibasuh dengan air, kemudian dicuci dari sisa asid dengan soda dan sekali lagi dicuci dengan air. Pencampuran pada semua peringkat proses dilakukan dengan udara termampat. Pengeringan dilakukan dengan penapisan melalui lapisan garam meja yang dikalsinasi [9].
Seperti yang anda lihat, reaksi itu cukup sederhana (ingat gelombang keganasan pada akhir abad ke-19, yang dibangkitkan oleh "pengebom" yang menguasai sains sederhana kimia terapan) dan termasuk dalam jumlah "proses kimia sederhana" (A. Stetbacher). Hampir semua jumlah nitrogliserin dapat dibuat dalam keadaan paling sederhana (membuat serbuk hitam tidak lebih mudah).
Penggunaan reagen adalah seperti berikut: untuk mendapatkan 150 ml nitrogliserin, anda perlu mengambil: 116 ml gliserin; 1126 ml asid sulfurik pekat;
649 ml asid nitrik (kepekatan sekurang-kurangnya 62%).
Dinamit semasa berperang
Dynamite pertama kali digunakan dalam Perang Franco-Prusia tahun 1870-1871: Penyamun Prusia meletupkan kubu Perancis dengan dinamit. Tetapi keselamatan dinamit ternyata relatif. Tentera segera mengetahui bahawa apabila ditembak oleh peluru, ia meletup tidak lebih buruk daripada nenek moyangnya, dan pembakaran dalam kes-kes tertentu berubah menjadi letupan.
Tetapi godaan untuk mendapatkan peluru kuat tidak dapat ditahan. Melalui eksperimen yang agak berbahaya dan kompleks, adalah mungkin untuk mengetahui bahawa dinamit tidak akan meletup jika muatan meningkat tidak dengan serta-merta, tetapi secara beransur-ansur, menjaga percepatan proyektil dalam batas selamat.
Penyelesaian masalah di tingkat teknikal dilihat dalam penggunaan udara termampat. Pada bulan Jun 1886, Leftenan Edmund Ludwig G. Zelinsky dari Rejimen Artileri ke-5 Tentera Darat Amerika Syarikat menguji dan menyempurnakan reka bentuk Kejuruteraan Amerika yang asli. Meriam pneumatik berkaliber 380 mm dan panjang 15 m dengan bantuan udara yang dimampatkan hingga 140 atm boleh melontar proyektil dengan panjang 3.35 m dari 227 kg dinamit pada panjang proyektil 1800 mA 1.83 m dengan 51 kg dinamit dan semua 5 ribu m
Daya penggerak disediakan oleh dua silinder udara termampat, dan yang atas dihubungkan ke alat dengan selang fleksibel. Silinder kedua adalah cadangan untuk memberi makan bahagian atas, dan tekanan di dalamnya sendiri dipertahankan dengan bantuan pam stim yang terkubur di dalam tanah. Proyektil yang dimuatkan dinamit itu berbentuk seperti anak panah - anak panah artileri - dan memiliki hulu ledak 50 paun.
Duke of Cambridge memerintahkan tentera untuk menguji satu sistem seperti itu di Milford Haven, tetapi senjata itu menghabiskan hampir semua peluru sebelum akhirnya mencapai sasaran, yang, bagaimanapun, dihancurkan dengan sangat berkesan. Laksamana Amerika gembira dengan meriam baru: pada tahun 1888, wang dikeluarkan untuk membuat 250 senjata dinamit untuk artileri pesisir.
Pada tahun 1885 Zelinsky mengasaskan Pneumatic Gun Company untuk memperkenalkan senjata pneumatik dengan cangkang dinamit di tentera dan tentera laut. Eksperimennya membawa perbincangan mengenai senjata udara sebagai senjata baru yang menjanjikan. Tentera Laut AS bahkan membina kapal penjelajah dinamik Vesuvius seberat 944 tan pada tahun 1888, dengan tiga senjata 381mm ini.
Diagram kapal penjelajah "dinamit" Vesuvius"
[tengah]
Dan inilah rupa senjata pegunnya[/tengah]
Tetapi perkara yang pelik: setelah beberapa tahun, semangat menjadi kecewa. "Semasa Perang Sepanyol-Amerika," kata artileri Amerika mengenai hal ini, "senjata ini tidak pernah terkena tempat yang tepat." Walaupun senjata itu tidak banyak mengenai kemampuan senjata artileri untuk menembak dengan tepat dan pengancing senjata yang kaku, sistem ini tidak mendapat pengembangan lebih lanjut.
Pada tahun 1885, Holland memasang meriam udara Zelinsky di kapal selam No. 4. Walau bagaimanapun, perkara itu tidak sampai ke ujian praktikalnya, tk. kapal itu mengalami kemalangan serius semasa pelancaran.
Pada tahun 1897, Holland mempersenjatai semula kapal selam No. 8 dengan meriam Zelinsky baru. Senjata itu terdiri daripada tiub torpedo busur 18 inci (457 mm) dengan tiga torpedo Whitehead, serta senapang udara belakang Zelinsky untuk peluru dinamit (7 pusingan 222 lbs. 100.7 kg) setiap satu). Namun, kerana tong yang terlalu pendek, dibatasi oleh ukuran kapal, senjata ini memiliki jarak tembak pendek. Selepas penggambaran praktikal, pencipta membongkarnya pada tahun 1899.
Di masa depan, baik Belanda maupun perancang lain memasang senapang (alat) untuk menembak melemparkan ranjau dan peluru dinamit ke kapal selam mereka. Oleh itu, senjata Zelinsky tidak dapat dilihat, tetapi dengan cepat meninggalkan panggung [12].
Adik beradik nitrogliserin
Dari sudut kimia, gliserin adalah wakil termudah bagi alkohol trihidrat. Terdapat analog diatomiknya - etilena glikol. Tidak hairanlah bahawa setelah berkenalan dengan nitrogliserin, ahli kimia mengalihkan perhatian mereka kepada etilena glikol, dengan harapan penggunaannya lebih senang digunakan.
Tetapi di sini juga, syaitan peledak menunjukkan wataknya yang berubah-ubah. Ciri-ciri dinitroetilena glikol (bahan peledak ini tidak pernah mendapat namanya sendiri) ternyata tidak jauh berbeza dengan nitrogliserin:
1. Sensitiviti: letupan apabila beban 2 kg jatuh dari ketinggian 20 cm; sensitif terhadap geseran, kebakaran.
2. Tenaga transformasi letupan - 6900 J / kg.
3. Kelajuan letupan: 7200 m / s.
4. Brisance: 16.8 mm.
5. Letupan tinggi: 620-650 meter padu. cm
Ia pertama kali diperoleh oleh Henry pada tahun 1870. Ia diperoleh dengan penekanan etilena glikol dengan berhati-hati mengikut prosedur yang serupa dengan penyediaan nitrogliserin (campuran nitrat: H2SO4 - 50%, HNO3 - 50%; nisbah - 1 hingga 5 berkenaan dengan etilena glikol).
Proses nitrasi dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah, yang merupakan kecenderungan untuk hasil yang lebih tinggi [7, 8].
Walaupun pada hakikatnya, secara umum, kepekaan DNEG ternyata lebih rendah daripada NG, penggunaannya tidak menjanjikan faedah yang besar. Sekiranya kita menambah ini turun naik yang lebih tinggi daripada NG, dan ketersediaan bahan mentah yang lebih rendah, maka menjadi jelas bahawa jalan ini juga tidak menuju ke mana-mana.
Namun, dia juga tidak menjadi sama sekali tidak berguna. Pada mulanya, ia digunakan sebagai bahan tambahan untuk dinamit, selama Perang Dunia Kedua, kerana kekurangan gliserin, ia digunakan sebagai pengganti nitrogliserin dalam serbuk tanpa asap. Serbuk semacam itu mempunyai jangka hayat yang pendek kerana turun naik DNEG, tetapi dalam keadaan perang ini tidak banyak masalah: tidak ada yang akan menyimpannya untuk waktu yang lama.
Apron Christian Schönbein
Tidak diketahui berapa banyak masa yang dihabiskan tentera untuk mencari cara untuk menenangkan nitrogliserin, jika pada akhir abad ke-19 teknologi industri untuk menghasilkan nitroester lain belum tiba. Secara ringkas, sejarah penampilannya adalah seperti berikut [16].
Pada tahun 1832, ahli kimia Perancis Henri Braconneau mendapati bahawa ketika pati dan serat kayu dirawat dengan asid nitrat, bahan tidak stabil, mudah terbakar dan letupan terbentuk, yang disebutnya xyloidin. Benar, perkara itu terbatas pada mesej mengenai penemuan ini. Enam tahun kemudian, pada tahun 1838, seorang ahli kimia Perancis yang lain, Théophile-Jules Pelouse, memproses kertas dan kertas karton dengan cara yang serupa dan menghasilkan bahan serupa, yang dinamakannya nitramidine. Siapa sangka ketika itu, tetapi alasan kemustahilan penggunaan nitramidine untuk tujuan teknikal adalah tepatnya kestabilannya yang rendah.
Pada tahun 1845, ahli kimia Switzerland Christian Friedrich Schönbein (yang telah terkenal pada masa itu kerana penemuan ozon) sedang melakukan eksperimen di makmalnya. Isterinya melarang keras membawa labunya ke dapur, jadi dia tergesa-gesa untuk menyelesaikan percubaan ketika dia tidak hadir - dan menumpahkan sedikit campuran kaustik di atas meja. Dalam usaha untuk menghindari skandal, dia, dengan tradisi terbaik ketepatan Swiss, menghapuskannya dengan celemek kerjanya, karena tidak terlalu banyak campuran. Kemudian, juga dalam tradisi berhemat Swiss, dia mencuci celemek dengan air dan menggantungnya di atas tungku hingga kering. Berapa lama atau pendek digantung di sana, sejarah sunyi, tetapi setelah pengeringan apron tiba-tiba hilang, diketahui pasti. Lebih-lebih lagi, dia menghilang tidak secara senyap-senyap, dalam bahasa Inggeris, tetapi dengan lantang, seseorang mungkin mengatakan memikat: dalam sekejap dan tepukan kuat dari letupan. Tetapi inilah yang menarik perhatian Schönbein: letupan itu berlaku tanpa sedikit pun asap!
Walaupun Schönbein bukan yang pertama menemui nitroselulosa, dialah yang ditakdirkan untuk membuat kesimpulan mengenai pentingnya penemuan tersebut. Pada masa itu, serbuk hitam digunakan di artileri, jelaga dari mana mengotori senjata sehingga dalam jarak antara tembakan mereka harus dibersihkan, dan setelah tembakan pertama muncul tirai asap sehingga mereka harus bertarung hampir dengan membabi buta. Tidak perlu dikatakan, kepulan asap hitam menunjukkan lokasi bateri dengan sempurna. Satu-satunya perkara yang mencerahkan kehidupan adalah kesedaran bahawa musuh berada dalam kedudukan yang sama. Oleh itu, tentera bertindak balas dengan semangat terhadap bahan letupan, yang memberikan asap lebih sedikit, dan selain itu, ia juga lebih kuat daripada serbuk hitam.
Nitroselulosa, tanpa kekurangan serbuk hitam, memungkinkan untuk mewujudkan pengeluaran serbuk tanpa asap. Dan, dalam tradisi masa itu, mereka memutuskan untuk menggunakannya sebagai bahan pendorong dan sebagai bahan peledak. Pada tahun 1885, setelah banyak kerja eksperimental, jurutera Perancis Paul Viel menerima dan menguji beberapa kilogram serbuk pyroxylin, yang disebut serbuk mesiu "B" - serbuk tanpa asap pertama. Ujian telah membuktikan kebaikan propelan baru.
Namun, tidak mudah untuk menentukan pengeluaran nitroselulosa dalam jumlah besar untuk keperluan ketenteraan. Nitroselulosa terlalu tidak sabar untuk menunggu pertempuran dan kilang, sebagai peraturan, terbang ke udara dengan keteraturan yang dapat dicemburui, seolah-olah bersaing dengan pengeluaran nitrogliserin. Perkembangan teknologi untuk pengeluaran industri pyroxylin harus mengatasi rintangan seperti tidak ada bahan letupan lain. Perlu seperempat abad untuk melakukan sejumlah kerja oleh para penyelidik dari pelbagai negara sehingga bahan peledak berserat asli ini menjadi sesuai untuk digunakan dan sehingga banyak kaedah dan kaedah dijumpai yang entah bagaimana dijamin terhadap letupan semasa penyimpanan produk yang berpanjangan. Ungkapan "dengan cara apa pun" bukanlah alat sastera, tetapi merupakan refleksi dari kesukaran yang dihadapi oleh ahli kimia dan ahli teknologi dalam menentukan kriteria kestabilan. Tidak ada pertimbangan tegas mengenai pendekatan untuk menentukan kriteria kestabilan, dan dengan pengembangan skop penggunaan bahan peledak ini, ledakan berterusan mengungkapkan ciri-ciri misteri yang semakin banyak dalam tingkah laku eter kompleks yang pelik ini. Tidak sampai tahun 1891 James Dewar dan Frederick Abel berjaya mencari teknologi yang selamat.
Penghasilan piroksilin memerlukan sebilangan besar alat bantu dan proses teknologi yang panjang, di mana semua operasi mesti dijalankan dengan teliti dan teliti.
Produk awal untuk pengeluaran piroksilin adalah selulosa, yang paling baik adalah kapas. Selulosa tulen semula jadi adalah polimer yang terdiri daripada residu glukosa, yang merupakan saudara dekat kanji: (C6H10O5) n. Di samping itu, sisa dari kilang kertas dapat menyediakan bahan mentah yang sangat baik.
Nitrasi serat dikuasai pada skala industri pada tahun 60-an abad ke-19 dan dilakukan dalam periuk seramik dengan pemintalan selanjutnya pada sentrifugal. Namun, pada akhir abad, kaedah primitif ini digantikan oleh teknologi Amerika, walaupun semasa WWI, kaedah ini dihidupkan kembali kerana kos dan kesederhanaannya yang rendah (lebih tepatnya, primitivisme).
Kapas halus dimasukkan ke dalam nitrator, campuran nitrat (HNO3 - 24%, H2SO4 - 69%, air - 7%) ditambahkan berdasarkan 15 kg serat 900 kg campuran, yang memberikan hasil 25 kg piroksilin.
Nitrat disambungkan dalam bateri, yang terdiri daripada empat reaktor dan satu empar. Nitrat dimuat dengan selang waktu (kira-kira 40 minit) sama dengan masa pengekstrakan, yang memastikan kesinambungan proses.
Pyroxylin adalah campuran produk dengan pelbagai tahap nitrasi selulosa. Pyroxylin, yang diperoleh dengan menggunakan asid fosforik dan bukannya asid sulfurik, sangat stabil, tetapi teknologi ini tidak berakar kerana kosnya yang lebih tinggi dan produktiviti yang lebih rendah.
Pyroxylin yang ditekan mempunyai sifat menyala dan perlu dibasahi. Air yang digunakan untuk mencuci dan menstabilkan pyroxylin tidak boleh mengandungi agen alkali, kerana produk pemusnahan alkali adalah pemangkin autoignition. Pengeringan akhir ke kandungan kelembapan yang diperlukan dicapai dengan pembilasan dengan alkohol mutlak.
Tetapi nitroselulosa yang dibasahi juga tidak bebas dari masalah: rentan terhadap pencemaran oleh mikroorganisma yang menyebabkan jamur. Lindunginya dengan mengeringkan permukaan. Produk siap mempunyai ciri-ciri berikut:
1. Kepekaan piroksilin sangat bergantung pada kelembapan. Kering (kelembapan 3 - 5%) mudah terbakar dari api terbuka atau sentuhan logam panas, penggerudian, geseran. Ia meletup apabila beban 2 kg turun dari ketinggian 10 cm. Apabila kelembapan meningkat, kepekaan menurun dan pada 50% air, keupayaan peledakan hilang.
2. Tenaga transformasi letupan - 4200 MJ / kg.
3. Kelajuan letupan: 6300 m / s.
4. Brisance: 18 mm.
5. Letupan tinggi: 240 meter padu. cm
Namun, walaupun terdapat kekurangan, pyroxylin yang lebih stabil secara kimia lebih sesuai dengan tentera daripada nitrogliserin dan dinamit, kepekaannya dapat disesuaikan dengan mengubah kandungan kelembapannya. Oleh itu, pyroxylin yang ditekan mula digunakan secara meluas untuk melengkapkan hulu ledak ranjau dan cengkerang, tetapi lama-kelamaan, produk yang tiada tandingan ini memberi jalan keluar kepada turunan hidrokarbon aromatik nitrat. Nitroselulosa kekal sebagai bahan peledak pendorong, tetapi sebagai bahan peledak peledak telah berkurang selamanya ke masa lalu [9].
Serbuk jeli dan nitrogliserin yang tidak menentu
"Serbuk hitam … mewakili semua peningkatan yang lebih baik - melalui kajian saintifik mengenai fenomena yang tidak dapat dilihat yang berlaku semasa pembakarannya. Mesiu tanpa asap adalah penghubung baru antara kekuatan negara dan perkembangan saintifik mereka. Atas sebab ini, menjadi salah seorang pejuang sains Rusia, dalam kekuatan saya yang menurun dan bertahun-tahun saya tidak berani menganalisis tugas-tugas mesiu tanpa asap …"
Pembaca, walaupun sedikit kenal dengan sejarah kimia, mungkin sudah dapat menebak kata-katanya - ahli kimia Rusia yang cemerlang D. I. Mendeleev.
Mendeleev menumpukan banyak usaha dan perhatian pada porokeli sebagai bidang pengetahuan kimia pada tahun-tahun terakhir hidupnya - pada tahun 1890-1897. Tetapi, seperti biasa, fasa pengembangan aktif didahului oleh periode refleksi, pengumpulan dan sistematisasi pengetahuan.
Semuanya bermula dengan fakta bahawa pada tahun 1875 Alfred Nobel yang tidak dapat dikalahkan membuat penemuan lain: larutan pepejal dan elastik nitroselulosa dalam nitrogliserin. Ia berjaya menggabungkan bentuk pepejal, ketumpatan tinggi, kemudahan mencetak, tenaga pekat dan kepekaan terhadap kelembapan atmosfera yang tinggi. Jeli, dibakar sepenuhnya menjadi karbon dioksida, nitrogen dan air, terdiri daripada 8% dinitroselulosa dan 92% nitrogliserin.
Tidak seperti Nobel techie, D. I. Mendeleev meneruskan pendekatan saintifik semata-mata. Berdasarkan kajiannya, dia mengemukakan idea yang benar-benar pasti dan berasas secara kimia: bahan yang diperlukan semasa pembakaran harus mengeluarkan maksimum produk gas per unit berat. Dari sudut pandang kimia, ini bermaksud bahawa terdapat cukup oksigen dalam sebatian ini untuk mengubah karbon menjadi oksida gas sepenuhnya, hidrogen menjadi air, dan keupayaan pengoksidaan untuk membekalkan tenaga untuk keseluruhan proses ini. Pengiraan terperinci membawa kepada formula komposisi berikut: C30H38 (NO2) 12O25. Semasa membakar, anda harus mendapatkan yang berikut:
C30H38 (NO2) 12O25 = 30 CO + 19 H2O + 6 N2
Bukan tugas yang mudah untuk melakukan reaksi sintesis yang disasarkan bagi suatu bahan dari komposisi tersebut, bahkan pada masa ini, oleh itu, dalam praktiknya, campuran 7-10% nitroselulosa dan 90-93% nitrogliserin digunakan. Peratusan kandungan nitrogen adalah sekitar 13, 7%, yang sedikit melebihi angka ini untuk pirokollodia (12, 4%). Operasinya tidak begitu sukar, tidak memerlukan penggunaan peralatan yang kompleks (dijalankan dalam fasa cair) dan berjalan dalam keadaan normal.
Pada tahun 1888, Nobel mendapat hak paten untuk serbuk mesiu yang terbuat dari nitrogliserin dan koloksilin (serat nitrat rendah), yang dinamakan seperti mesiu tanpa asap pyroxylin. Komposisi ini hampir tidak berubah sehingga kini dengan pelbagai nama teknikal, yang paling terkenal adalah kordit dan balistik. Perbezaan utama adalah dalam nisbah antara nitrogliserin dan pyroxylin (dalam kordit lebih tinggi) [13].
Bagaimana bahan letupan ini saling berkaitan? Mari lihat jadual:
Jadual 1.
BB… Sensitiviti…. Tenaga… Kelajuan… Brisance… Letupan tinggi
……… (kg / cm /% letupan)…. Ledakan….tetapan
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
Ciri-ciri semua bahan letupan agak serupa, tetapi perbezaan sifat fizikal menentukan nisbah yang berbeza dari penggunaannya.
Seperti yang telah kita lihat, baik nitrogliserin maupun piroksilin tidak menyukai tentera dengan watak mereka. Sebab bagi kestabilan rendah bahan-bahan ini, menurut saya, terletak di permukaan. Kedua-dua sebatian (atau tiga - penghitungan dan dinitroetilena glikol) adalah wakil kelas eter. Dan kumpulan ester sama sekali bukan salah satu pemimpin dalam rintangan kimia. Sebaliknya, dia boleh ditemui di kalangan orang luar. Kumpulan nitro, yang mengandungi nitrogen dalam keadaan pengoksidaan yang agak aneh +5 untuknya, juga bukan model kestabilan. Simbiosis agen pengoksidaan kuat ini dengan agen pengurangan yang baik kerana kumpulan alkohol hidroksil pasti membawa kepada beberapa akibat negatif, yang paling tidak menyenangkan adalah kebiasaan penggunaannya.
Mengapa ahli kimia dan tentera menghabiskan banyak masa untuk bereksperimen dengan mereka? Sepertinya, banyak dan banyak yang menang. Tentera - kekuatan dan ketersediaan bahan mentah yang tinggi, yang meningkatkan keberkesanan pertempuran tentera dan menjadikannya tidak sensitif terhadap penghantaran pada masa perang. Teknologis - keadaan sintesis ringan (tidak perlu menggunakan suhu tinggi dan tekanan tinggi) dan kemudahan teknologi (walaupun terdapat proses bertingkat, semua reaksi berjalan dalam satu jumlah reaksi dan tanpa perlu mengasingkan produk perantaraan).
Hasil praktikal produk juga cukup tinggi (Jadual 2), yang tidak menyebabkan keperluan mendesak untuk mencari sumber sejumlah besar asid nitrik murah (masalah dengan asid sulfurik telah diselesaikan lebih awal).
Jadual 2.
BB …… Penggunaan reagen per 1 kg….. Bilangan peringkat…. Bilangan produk yang dikeluarkan
……… Asid nitrik.. Sid sulfurik
GN …….10 ……………..23 ……………..3 …………………… 1
DNEG….16, 5 …………..16, 5 …………… 2 …………………… 1
NK ……..8, 5 …………… 25 ……………..3 …………………… 1
Keadaan berubah secara mendadak ketika penjelmaan syaitan peledak baru muncul di tempat kejadian: trinitrophenol dan trinitrotoluene.
(Akan bersambung)
