Чувурин. А. В.
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ
ПИРОТЕХНИКА
Часть 1
Опасное знакомство
Харьков
«Основа»
2003
Введение
3
Совершенно секретно, Юстас Алексу:
информация к размышлению
увурин Александр Викторович в детстве был нормальным
ребёнком: говорить, ходить и заниматься пиротехникой на-
чал одновременно. Благодаря патологической Тяге к спичкам, кострам, взрывпакетам и ракетному моделированию рано познакомился
с химией. Парашютист-инструктор.
Доктор химических наук, кандидат фармацевтических наук, автор 150 научных публикаций, 120 свидетельств и патентов на изобретения, 6 оригинальных синтетических фармпрепаратов. Успел синтезировать и подробно
изучить свыше 800
не описанных ранее
органических
соединений, впервые
подробно исследовал
кинетику,
термодинамику и
механизм протекания
двух десятков
оригинальных
химических реакций.
Все предлагаемые в книге опыты
и пиротехнические
фигуры освоил ещё
в переходном возрасте без жертвоприношений, потому что строго соблюдал технику безопасности и тщательно мыл руки перед едой.
4
Часть 1, Опасное знакомство
К читателю
Конечно же Вы яркая личность, иначе Вам не стоило бы покупать эту книгу и, вероятно, Вы серьёзный читатель, поскольку заглянули во введение. Я надеюсь, что мы не расстанемся до последней страницы, а материал книги подскажет Вам интересное увлечение на долгие годы.
Дело в том, что есть люди, бросающие тень даже в полной темноте. Это пиротехники. Хотите стать одним из них? Тогда поехали.
В книге подробно описано приготовление около двух тысяч пиротехнических составов и индивидуальных веществ от доисторических прототипов пороха до компонентов современных твердотопливных ракет. Приводятся сотни экстремальных химических опытов.
Вы узнаете, как с помощью химических превращений можно сделать искусственный вулкан, комнатную молнию или цветной туман. Как развести огонь без спичек и зажигалки, пользоваться электросваркой без электричества и даже имитировать звук падающей авиабомбы. Как покрасить пламя в любой цвет. Как заставить гореть железо, медь или свинец. Как поджечь вино, песок или факел под водой. Как изготовить великолепные бриллианты, которые светятся в темноте и загораются при дуновении воздуха. Как сделать пистоны или хлопушки из арсенала медикаментов домашней аптечки. Как водой разжечь костёр. Как приготовить самовоспламеняющиеся составы из муки или отрубей, а сахар, крахмал или вату превратить в порох.
Для любознательных и трудолюбивых включено практическое руководство по изготовлению в кустарных условиях фейерверков, в том числе низовых, верховых, водных и даже комнатных, например, на праздничном столе или на шоколадной поверхности юбилейного торта.
Из своего детства я прекрасно помню, что во дворе не было ни одного нормального сверстника, не мечтавшего бы сделать и запустить ракету на отслужившей киноплёнке или хотя бы консервную банку с помощью карбида, а тем более подпалить магниевый взрывпакет на виду у одноклассниц.
5
Введение
Я помогу Вам изготовить сказочно красивый фейерверк своими
рунами, да ещё так, чтобы от Вашего усердия никто не пострадал.
Современная пиротехника шагнула далеко вперёд, и догнать её
наша задача.
Лично я не смог бы отложить эту книгу в сторону, не прочитав
её от корки до корки, но, возможно, у Вас более крепкая сила воли и
сейчас есть шанс проверить это.
Давайте Договоримся
Если очень быстро изучить материал этой книги, прочитайте её оглавление.
Если попытаетесь найти ответ на интересующий вопрос, постарайтесь сразу попасть в нужный для Вас раздел.
Если же пока Вы не догадываетесь о чём спросить эту книгу, мой совет: прочитайте её от начала и до конца.
Если Вам в голову полезут опасные мысли - самое время ознакомиться с техникой безопасности.
Заповеди пиротехника выучите наизусть и строго их выполняйте - в этом Ваша страховка.
Дайте слово, что не будете увеличивать загрузки приводимых пиротехнических составов - оставьте себе шанс дочитаться до последней главы.
Если Вы неё же доберётесь до демонстрации своего фейерверка, помните, что искусство требует жертв, но лучше усадить их подальше.
Как бы не повёл себя перед зрителями Ваш фейерверк, делайте вид, что именно этого Вы и добивались.
Словом, делайте всё, что хотите, но так, чтобы не лишиться этой возможности.
Советы бывалого
Для облегчения работы с книгой я позволю себе воспользоваться проверенным приёмом - рядом симпатичных пиктограмм, что-то в виде дорожных знаков типа: «На этом участке ГАИ
6
Часть 1. Опасное знакомство
нет», «Проезжай быстрее» или наоборот «Стоимость проезда 20
грн».
Читать категорически запрещено
Не влезай - убьёт
Информация К размышлению
Спасайся, кто может
Иная опасность
Работай под Тягой
Осторожно - синтез
Тебя предупреждали
Выброс материалов Обрати внимание
изучающая эти процессы, получила название «пиротехника», что в переводе с греческого языка дословно означает «техника огня».
Огнём, как средством защиты от животных, а потом и от людей наши предки научились пользоваться ещё в глубокой древности, просто они не знали, как это называется. Сам же термин «пиротехника» в своё время включал более широкое понятие и объединял все области знания, имеющие отношение к огню и взрывам. Так, итальянский алхимик Бирингуччио в знаменитой книге «Пиротехния» (1540) описывает даже основы металлургического производства.
Часть I. Опасное знакомство
Глава 1. Позвольте представиться
1.1. Техника огня
мерцающая свеча, и вспышка магния, и мощный взрыв, сокрушающий вдребезги гору, имеют общую природу. Наука,
Глава 1. Позвольте представиться
7
До середины XIX в. К пиротехнике относились сведения по изготовлению зажигательных и осветительных составов, взрывчатых веществ, различных видов пороха и, конечно, фейерверков. В дальнейшем в ходе научно-технического прогресса эти отрасли получили самостоятельное развитие.
Современная пиротехника включает военную и мирную область применения. Под термином «пиротехнический состав» подразумеваются вещества или их смеси, способные реагировать с образованием пламени, дыма или большого объёма газов, а их разложение сопровождается тепловыми, дымовыми, реактивными и звуковыми эффектами.
Подобные реакции инициируются в результате нагревания, удара, трения, сильного освещения или первичного взрыва другого взрывчатого вещества.
По условиям перехода горения в детонацию в виде ударной волны взрывчатые вещества делят на инициирующие, бризантные и метательные или пороха.
8
Часть 1. Опасное знакомство
Надо признать, что отнесение веществ к определённой группе во многом условно. Их поведение при горении зависит от многочисленных факторов: температурного режима, развиваемого давления, степени дисперсности состава, площади поверхности горения, наличия активирующих или ингибирующих присадок, характера первичного импульса и даже массы реагирующего вещества.
Так можно с помощью дымного пороха сделать медленногорящий, искристый бенгальский огонь и взорвать гранитную скалу; сверхвзрывчатый нитроглицерин заставить работать, как метательный состав и двигать снаряды; а тротил, пикриновую кислоту и пироксилин использовать в качестве горючего твердотопливных ракет.
Напротив, многие пиротехнические составы огненных фонтанов и ранет, сжигаемые россыпью вне корпуса, воспламеняются с трудом и горят очень слабо или даже тухнут. Зато могут самовозгораться при неправильных условиях хранения в большой массе совсем неожиданные материалы, например, уголь, зерно, опилки, сено, пакля, торф, различные жиры.
Поведение пиротехнических составов будет для Вас настолько же безопасно, насколько Вы сумеете их понять и приручить.
риал повнимательнее.
Чтобы Вам не приходилось слышать о пиротехнике, фейерверках и гениальных самоучках, изучивших предмет только на
собственных ошибках, - не верьте. Запомните, что без элементарных
знаний химии в эту область лучше не соваться, а изучать столь
интересный предмет во всех отношениях выгоднее на ошибках
других - их уже достаточно успели совершить без нас.
естолковые пользователи книги этот раздел могут пропустить, Вам же, дорогой читатель, придётся проработать данный мате-
Глава 1. Позвольте представиться
9
Итак, горение пиротехнических составов представляет собой
окислительно-восстановительную реакцию. Активность такой смеси
обусловлена химическим взаимодействием окислителя и горючего,
В числе наиболее применяемых
в нашем деле окислителей соли кислородсодержащих кислот, в анионе
которых присутствует элемент максимальной степени окисленности:
Арсенал горючих средств еще более внушителен:
металлы - магний, алюминий, железо, цинк, медь, сурьма; металлоиды - сера, фосфор, кристаллический йод, технический углерод в виде древесного угля или сажи; сульфиды - сурьмы (антимоний Sb2S3 и Sb2S5), олова (SnS), меди (халькозин Cu2S и ковеллин CuS), мышьяка (реальгар As4S4 и аурипигмент As2S5), фосфора (P4S3); углеводы - лактоза, сахароза, крахмал, декстрин, древесные опилки, пшеничная мука, нитроцеллюлоза; углеводороды - парафин, воск, церезин, антрацен, нафталин, • нефтепродукты;
смолы и камеди - канифоль, шеллак, резинаты, мастике, гуммиарабик, фенолформальдегидные смолы (идитол и бакелит);
каучуки - полиуретановый и различные бутадиеновые; термопласты - поливинилхлорид (ПВХ) и полиакриламид.
10
Часть 1. Опасное знакомство
Смолы, камеди, каучуки, ПВХ, декстрин и олифа также используются в качестве склеивающих веществ - цементаторов.
Кроме того, в пиротехнические составы могут входить «красители» пламени, дымообразователи, возгоняемые дымовые красители, флегматизаторы, снижающие чувствительность к механическим и тепловым воздействиям, стабилизаторы, увеличивающие химическую стойкость, активаторы и ингибиторы горения.
1.3. Сделайте умное лицо
Не имея точного рецепта, не каждая хозяйка рискнёт приготовить новое кулинарное блюдо. А что тогда говорить о пиротехнике. Прежде всего, для определения соотношения компонентов Вам необходимо знать уравнения протекающих процессов. Если Вы успели подзабыть химию, облегчить составление суммарной реакции помогут немудрёные правила:
а) написать реакцию взрывного разложения окислителя,
б) представить реакцию горения восстановителя в кислороде,
в) уравнять коэффициенты у атомов кислорода,
г) просуммировать полученные равенства.
К примеру, составление бинарной смеси из бертолетовой соли и свекловичного сахара, больше известной в кругах террористов как «запал Кибальчича», будет выглядеть так;
М=123 М=342
Как Вы уже догадались, нужное нам уравнение получилось на букву «г», но пользоваться им можно.
Зная молекулярные массы реагирующих веществ и стехиометрические коэффициенты реакции их взаимодействия, несложно рассчитать необходимые соотношения ингредиентов:
Глава 1, Позвольте представиться
II
В пиротехнике чаще встречаются многокомпонентные составы, например, тройная пороховая смесь из калийной селитры, серы и древесного угля. Любой хороший химик знает, что спорость определяющей стадией сложной реакции является наиболее медленная. Пиротехнические же составы на первый взгляд ведут себя аномально. Скорость сгорания смеси селитра-уголь 2-5 мм/с, а состав селитра-сера в обыкновенных условиях совсем не воспламеняется и лишь слабо горит в нагретом до 100°С состоявши. Тройная же пороховая смесь быстро сгорает в открытом виде со скоростью 10- 15мм/с или взрывается в замкнутом пространстве.
Это явление объясняется с о пряжей костью реакций, когда выделяющееся в ходе бинарного взаимодействия тепло ускоряет протекание параллельного процесса горения, примерно так же, как пальцам в рукавицах теплее, чем в перчатках.
Известное даже школьнику уравнение горения пороховой смеси лишь приблизительно описывает процесс:
Поджечь такую смесь можно каплей концентрированной серной кислоты.
В действительности реакция в баллистическом режиме протечет по более сложному пути с образованием ещё некоторых твёрдых продуктов, поэтому в газ превращается около 43% пороха, а не 59% как следует из уравнения.
Ещё французский химик Марселей Бертло (1827-1907) установил, что разложение дымного пороха сопровождается комбинацией дополнительных реакций, на направление которых огромное значение оказывает давление реагирующей массы:
12
Часть 1. Опасное знакомство
где: V0 - выделяемый объём газа, t - температура реакции,
Q - теплота процесса, f- расчётная сила взрыва.
Одно из предлагаемых суммарных уравнений (Сарро) протекающего процесса имеет вид:
10KNO3+4S+12C —> 8СО2+ЗСО +5N2 +К2С03 +2K2S04+2K2S (V0 = 279,5 л/Кг, t = 2660 °С, f = 3100 Кг/см2)
То есть, молярное соотношение реагирующих компонентов равно 2,5КClз : S : ЗС. Расчёт показывает, что в этом случае вес выделяющихся газообразных продуктов составляет 53%, а из каждого килограмма пороха образуется 280 л газа.
Уравнение Дебу соответствует разложению английских военных дымных порохов, сгорающих при повышенном давлении с образовавшем полисульфидов:
При этом твёрдый остаток составляет 57,8%. Его количество увеличивается при сжигании пороха на открытом пространстве.
В своё время Альфред Берхард Нобель (1833-1896) и Фридрих Абель, установив, что в продуктах горения английского минного пороха отсутствует сульфат калия, предложили следующее уравнение его разложения:
Глава 1. Позвольте представиться
13
что вполне соответствует составу: селитра 66%, сера 14%, древесный уголь 20%.
Как правило, в большинстве подобных уравнений не учитываются углеводы, входящие в состав древесного угля, а ведь содержание углерода в нём составляет всего 72-96%.
Разложение тройной смеси, рассчитанной на полное горение (Бертло), соответствует составу 84: 8: 8 и подходит под уравнение:
IOKNO3 + 3S + 8С —> 6С02 + 5N2+2K2C03+ 3K2S04
(V0 = 204 л/Кг, t = 3354°С, f = 2804)
Такой порох при сгорании даёт небольшой объём газов, но очень высокую температуру взрыва вследствие полного сжигания углерода. На открытом пространстве количество планов от этого пороха также увеличивается.
В пиротехнике применяются большей частью смеси, имеющие недостаток окислителя, то есть, с отрицательным Кислородным балансом, поэтому расчёт компонентов по первому традиционному уравнению (2KN03+ S + ЗС) для нас всё же более предпочтителен.
Объём выделяемого газа в пороховой смеси можно увеличить, сместив направление реакции на выделение описи углерода:
2KN03 + S + 6С —> 6СО + N2_+ K2S
Как видно из уравнения, для этого надо вдвое увеличить содержание в составе древесного угля, то есть, на 13% от общей массы. Температура реакции, правда, при этом снизится, да и такая смесь будет вести себя поспокойнее, но именно она лежит в основе большинства реактивных составов фейерверков.
1.4. Что бы это значило?
ля повышения выживаемости давайте разберёмся. Базу пиротехники составляют вещества, некоторые не только красиво
14
1асть 1. Опасное знакомство
Взрывчатыми называются вещества (для простоты написания «ВВ»), способные при внешнем воздействии мгновенно разлагаться с выделением огромной механической, тепловой и световой энергии. Обычно, процесс такого разложения мы называем «взрывом».
Разложение с максимальной постоянной споростью не ниже 2 Км/с, получило название «детонация». Это слово происходит от латинского «detonare» (дословно «прогреметь») и означает очень быстрое химическое превращение ВВ, распространяемое со сверхзвуковой споростью и сопровождаемое выделением энергии. Собственно, по специфическому шуму мы и оцениваем, произошёл взрыв или нет.
Под инициирующими или первичными взрывчатыми веществами понимают такие, которые взрываются от теплового или механического воздействия (пламя, искра, удар, трение) и силой своего взрыва вызывают детонацию другого менее чувствительного ВВ. К ним относятся гремучая ртуть, азид и стифнат свинца (тенерес), тетразен и другие. Они применяются в капсюлях-детонаторах и капсюлях воспламенителях.
Бризантными называют взрывчатые вещества, которые устойчиво детонируют с большой спорость и дробят окружающие материалы. В их числе: тротил, октоген, гексоген, ТЭН, тетрил, мелинит, динамиты, аммонийно-селитровые ВВ и вся группа инициирующих веществ.
К счастью, большинство составов для фейерверков даже во «взрывном» режиме разлагаются значительно медленнее и относятся к группе так называемых метательных веществ или порохов.
Взрывчатые свойства пиротехнических составов характеризуются скоростью детонации, бризантностью и фугасным действием (табл. 1, 2).
Скорость детонации - это скорость, с которой надо убегать с места взрыва, чтобы остаться в живых.
Для пиротехнических композиций на основе калийной селитры обычно она не превышает 1 км/с, для хлоратных составов - 2,5 км/с, в то время как для некоторых бризантных веществ (ТЭН, гексоген, нитроглицерин и др.) скорость распространения ударной волны доходит до 8-9 км/с.
15
Глава 1, Позвольте представиться
Скорость детонации многих ВВ, в частности, тротила, возрастает с повышением его плотности. Правда, эта зависимость наблюдается до определённых пределов, выше которых взрывчатые свойства могут вырождаться, например, как у пироксилина, который превращается в порох.
Таблица 1. Константы взрывного разложения некоторых взрыв-
чатых веществ
№
п/п
Взрывчатые
вещества
dicpilr,
ММ
Макс, скорость детонации, км/с
Бризантность, сжатие стального кольца, мм
Работоспособность в бомбе Трауцля, см2
V„,
л/кг
1
Аммонит АТ
10-20
3,8
7-8
270-285
930
2
Аммонит ПЖВ-20
28
4,35
13
265-290
3
Аммонит 6ЖВ
10-12
4,5
14-16
360-380
895
4
Аммонал М-10
10-12
4.5
15-18
430-440
780
5
Аммонал скальн. №3
8-10
4,6
18-20
460-480
810
6
Аквапит АРЗ-8Н
100
3,5
22-25
400-410
822
7
Акватол Т-20
110
5,0
2+26
350
987
8
Акванал А-10
290
4,2
23-25
430
812
9
Алюмотол
10-20
5,0
28-30
675
10
Астралит
8.0
995
11
ВВВ Т-18
120
5,0
12
Гексоген
1-1,5
8,8
475-495
13
Граммонит 79/21
40
4,2
20-25
360-370
895
14
Гранитол-1
40
5,5
26
345 '
820
15
Гранитол 7А
40
5,3
26-28
400-420
800
i 6
Г ранулит АС-8
20-25
3,3
22-26
400-420
990
17
Граммонит 50/50
38-42
4,15
430
18
Г ранулит М
15-20
3,6
18-22
320-330
980
19
Гранулотол (вод.)
25-30
5.5
32-34
1045
20
Динамон (древ.)
3,6
350
21
Детонит М
4-5
5,2
Г 18-22
460-500
832
22
Динитронафталин
1,15
100
23
Динамит 75% кизельг.
6.0
440
535
24
Ионит
1,8
5-6
95-125
580
25
Игданит
25-30
3,76
15-20
320-330
980
26
Карботол ГД-10В
150
5,0
28-30
450-470
844
27
Нитроглицерин
1-2
7.7
550
28
Нитрогликоль
7,4
650
734
29
Нитродиглнколь
425
30
Нитрометан
8-10
6,5
14
410
930
31
Октоген
18
9,1
415
782
32
Тротил
8-10
6,7
7-16
285-310
750
33
ТЭН
1-1,5
8,6
500
34
Угленит Э-6
7-9
2,2
7-11
130-170
560
16
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 2. Константы взрывного разложения некоторых
пиротехнических составов
№
п/п
Состав, %
Макс, скорость
детонации,
км/с
Бризантность, сжатие медного цилиндра 7 X 10,5, мм
Расширение навески в бомбе Трауцля, cmj
1
Ва(Clo3)2 88, идитол 12
3,08
0,3
108
2
Ва(ClO3)2 81, акароидная смола 19
1,56
2,9
155
3
В(ClOз): 25, Ba(NOj)2 25, КClO; 25, акароидная смола 21, декстрин 4
2,45
3,1
110
4
Ва(ClO з)2 85, шеллак 15
2,5
5
Ва(СЮз)з 25, ВаNОз)2 62, акароидная смола 13
1,95
Неполный
взрыв
70
6
Ва(NОз)з60, А1 13, Mg 14, идитол 13
2,48
0,2
22-75
7
Ba(N03)2 66, сплав Mg-Al 22, касторовое масло 3, идитол 9
2,53
Неполный
взрыв
37-113
8
Ba(N03)2 73, А1 27
Неполный
взрыв
34
9
КClOз 66, S1C1O4 20, идитол 14
2,68
10
КClOз 26, Sr(NO|)2 56, акароидная смола 18
2,2
Неполный
взрыв
90
11
КClO,-63, СиО-2Си(СНзСОО)2 21, канифоль 10, декстрин 6
1,65
1,9
143
12
КClOз 60. Na3AlF6 24, шеллак 13, акароидная смола 3
1,45
Неполный
взрыв
100
13
КClO, 75, А125
1,5
3,2
160
14
КClOз 69, Mg-Al 3 1
7,0
175
15
КClO-, 87, древесный уголь 13
1,62
16
КClO3| 87, графит 13
0,5
17
КClO3 91, керосин 9 (хлоратит-3)
3,6
5,5
255
18
КClOз 90, парафин 10 (шедднт 0№4)
5,1
365
19
КClOз 75, древесная мука 25
2,6
3,8
220
20
КClOз 72, сера 28
1,6
21
KClO3 90, сахароза 10
105
22
КClOз 66, А1 34
0,76
172
23
Пороховая мякоть 89, древесный уголь 11
До 0,4
Неизмеримо
24
Дымный порох
До 1,0
Неполный
взрыв
25
NH4NO3
1,95-3.4
Этот параметр достигает максимума при взрыве вещества в очень плотной оболочке, например, в стальной или непосредственно в шпуре в (скрепной породе.
В своё время в числе наиболее применяемых способов определения скорости детонации веществ был метод Дотриша.
Глава 1, Позвольте представиться
\1
Бризантность веществ - их мощность, кап и мощность движущегося поезда, оценивается количеством возможной работы в единицу времени или, проще говоря, разрушительной силой (дробящим эффектом). Для экспериментального определения бризантности проводят пробу на «обжатие» свинцовых столбиков (проба Гесса), взрывая над ними навески образцов и оценивая уровень деформации по разности высот. Вещества, не способные устойчиво детонировать в этих условиях, исследуют, используя более объёмные стальные кольца или медные цилиндры (крешеры) на «бризантометре» типа Каста.
Важным показателем бризантности служит тест на количество дроблёного песка от детонации стандартной навески ВВ.
Фугасное действие (работоспособность) пиротехнических составов характеризует их способность расширяться в объёме при взрыве. Обычно, для оценки этого параметра применяют пробу Трауцля по расширению внутренней полости свинцовой «бомбы», в которой производится взрыв навески, а также метод баллистического маятника, по его отклонению под действием ударной волны.
В числе основных характеристик взрывчатых веществ энергия взрыва Е (кДж/кг), его теплота Q (кДж/кг или ккал/кг), объёмная энергия (кДж/л), объём выделяемого газа Vc (л/кг), температура реакции t (°С), давление детонации (ГПа или кг/см2), кислородный баланс (± %).
Из расчётных параметров в своё время также широко использовались показатели силы взрыва f (кг/см2) и его потенциал Р (т/м).
18
Часть 1. Опасное знакомство
Эти константы нам тоже пригодятся для относительного сравнения ВВ, многие из которых в настоящее время не применяются.
Важной характеристикой ВВ является критический диаметр - минимальный диаметр вещества, при котором ещё возможно устойчивое распространение детонации. Он составляет от 0,01 мм для азида свинца до 200-300 мм для некоторых водонаполненных ВВ (акваналов и акватолов). В противном случае ударная волна может угаснуть и большая часть взрывчатого вещества не прореагирует.
Именно частицы исходных продуктов на месте взрыва чаще всего позволяют экспертам оценить вид применяемого ВВ.
Тротиловый эквивалент (а,) является распространённой величиной оценки мощности ВВ через работоспособность тротила. За эталон принят тротил с относительной плотностью (d) 1,5 и теплотой взрыва (Q) 4186 КДж/Кг (1000 Ккал/Кг).
С повышением плотности детонационная чувствительность многих ВВ (пироксилина, тротила, пикриновой кислоты и других) снижается, а взрывные характеристики улучшаются. С этой целью некоторые взрывчатые вещества применяют в переплавленном виде (например, мелинит - плавленая под давлением пикриновая кисло- та). Но данное правило действует лишь отчасти: при очень высоком давлении некоторые вещества и пиротехнические смеси теряют взрывчатые свойства. Это их качество иногда называют «склонностью к перепрессовке».
Иногда этим пользуются специально. В частности, повышая плотность пироксилина с помощью растворителей, добиваются снижения скорости его детонации, тем самым, уменьшая бризантное и усиливая метательное действие, превращая грозное взрывчатое вещество в порох. В технологии фейерверков именно прессование позволяет превратить многие ВВ в эффективное горючее. Смеси для фотовспышки, обработанные под давлением, превращаются в спокойногорящие осветительные составы.
К счастью, большинство пиротехнических составов, применяемых для фейерверков, по силе бризантного действия и работоспособности значительно уступают современным ВВ. Однако не надо забывать, что некоторые из них в своё время активно использовались в горнорудном и военном деле. Особую опасность в пиротехнике представляют хлоратные смеси с органическими веществами.
Глава 1. Позвольте представиться
19
1.5. Кто не спрятался -я не виноват
составов от начального импульса по А. Шидловскому
№
п/п
Состав. %
Расширение навески 20 г в бомбе Трауцля, см-5
Бикфордов шнур
Капсюль-детонатор №8
1
Калия перхлорат 85, уголь древ 15
198
318
2
Калия перхлорат 59, магний 41
49
88
3
Бария нитрат 86, идитол 14
0
120
4
Тротил (d =1,55)
0
718
Если реакционная смесь инициируется огневым импульсом и её разложение происходит в открытом пространстве, то скорость горения измеряется, как правило, сантиметрами в секунду. Если же разложение происходит в замкнутом объёме, или в качестве исходного импульса использован детонатор, реакция обернётся взрывом, скорость распространения которого будет в тысячи раз больше.
удя по тому, как: вы иногда нецензурно удивляетесь, передер
жав зажжённую спичку в руке, Вы уже в курсе, что пиротехни
ческие смеси сгорают с выделением тепла. Но не все знают, что при этом процесс разложения окислителя протекает как с поглощением энергии (эндотермический), так и с её выделением (экзотермический). В реакциях первого типа принимают участие перхлораты, ' сульфаты, о (сеиды, пероксиды, перманганаты и почти все нитраты. Ко второй группе относятся все хлораты и нитрат аммония, поэтому за счёт постоянного притока тепла скорость их разложения прогрессивно увеличивается, и может привести К взрыву. Это необходимо учитывать при компоновке составов, таи как этот фактор сильно влияет на их «чувствительность», детонационные свойства и температуру горения.
Для начала реакции горения необходимо местное повышение температуры состава (тепловой импульс), что достигается воздействием горячих пороховых газов, электрозапала или же применением специальных воспламенительных средств. Наконец, если я сложно выразился, воспользуйтесь зажигалкой.
А вот для инициирования взрыва применяют капсюль-детонатор, удар или даже трение, таи кап спорость разложения пиротехнических составов напрямую зависит от характера импульса, используемого для возбуждения реакции (табл. 3).
Таблица 3. Зависимость взрывчатых свойств пиротехнических
20
Часть 1, Опасное знакомство
Таблица 4. Температура вспышки (tBCП.) пиротехнических смесей
Горючее
Калия хлорат
Калия перхлорат
% окислителя и горючего
Температура вспышки, °С
% окислителя и горючего
Температура вспышки, °С
Стронция оксалат
19/8!
350
17/83
440
Сурьмы III сульфид
54/46
290
48/52
420
Магниевые опилки
63/37
560
59/41
460
Алюминиевая пудра
75/25
785
77/23
765
Сера
63/37
200
68/32
540
Уголь древесный
87/13
325
85/15
460
Графит
87/13
>890
Лактоза
74/26
185
71/29
315
Шеллак
наг
240
83/17
385
Идитол
наг
280
81/19
430
Канифоль
82/18
335
86/14
435
Декстрин
60/40
210
72/28
310
Горючее
Калия нитрат
Бария нитрат
% окислителя и горючего
Температура вспышки, °С
% окислителя и горючего
Температура вспышки, °С
Антимонит
55/45
450
58/42
>450
Магниевые опилки
63/37
565
Алюминиевая пудра
75/25
>890
Сера
61/39
450
77/23
>450
Уголь древесный
87/13
415
90/10
>450
Лактоза
77/23
430
Шеллак
86/14
415
Идитол
86/14
>450
Канифоль
90/10
>450
Декстрин
80/20
395
Состав, %
т °с
Состав
т °с
1 ВОИ.з ч-
КClOз 66, SrC2O4 26, акароидная смола 2, лактоза 2, декстрин 4
225
Динамит №! Нобеля
210
КClOз 26, 5г(ЦОз)з56, акароидная смола 18
290
Гексоген
225
КClOз 63. Cu(CH3COOh—3Cu(AsO;)2 21, канифоль 10, декстрин 6
215
Октоген
290
Ва(С10з)з81, акароидная смола 19
248 взр.
Дин итро нафтал и 11
310
ВаССЮз), 25, Ва(К'Оз); 25, КClOз 25, акароидная смола 21, декстрин 4
218
Т ротил
295
Ва(СЮз), 25, Ba(N0.3)2 62,5, акаропдн. смола 12.5
293
Тетрил
187 взр.
Пороховая мякоть 88,5, уголь ! 1,5
312
тэн
220 взр.
Дымный порох
285
Азид свинца
327 взр.
Пироксилин стабилизированный
185
Гремучая ртуть
! 80 взр.
Аммонит скальный №3
345
Йодистый азот
26 взр.
Глава 1. Позвольте представиться
21
И пироксилин, и тротил, и даже нитроглицерин, подожжённые в небольшом количестве на открытом воздухе, устойчиво горят, но достаточно рядом взорваться капсюлю или их сильно ударить, чтобы прогремел взрыв.
Как видно из таблицы 4, температура вспышки (tBCП.) большинства хлоратных пиротехнических смесей значительно ниже, чем перхлоратных и нитратных. Именно поэтому подобные композиции применяют для изготовления изделий, требующих быстрого воспламенения, в частности, всевозможных звёздок.
Низкая температура вспышки пироксилина (160-170°С) также позволяет использовать его в аналогичных технологиях (огни Горелова). Плохо стабилизированный пироксилин воспламеняется ещё легче (135-140°С).
Температура воспламенения большинства реактивных составов на основе дымного пороха лежит в пределах 300-320°С.
Чувствительность бинарных смесей особенно высока для прописей, содержащих органическое горючее: лактозу, шеллак и идитол. Канифоль в большинстве составов, как известно, замедляет- скорость горения, да и температура воспламенения таких смесей несколько выше.
Для пиротехнических смесей с оксидами металлов характерна более высокая температура воспламенения. Так, для инициации железоалюминиевого термита (1300°С) применяют «усиленные» зажигательные составы, например, магниевый термит (Рез04 + Mg) с температурой вспьшки 575°С.
Наиболее высокой чувствительностью к нагреванию отличаются инициирующие ВВ, к примеру, гремучая ртуть, а йодистый азот взрывается даже при комнатной температуре.
Восприимчивость реакционных составов к механическому воздействию обычно оценивают по отношению к трению и на удар с помощью нехитрых приборов - копров (чаще Ленца и Каста).
Чувствительность к удару (табл. 5) увеличивается в рядах: нитраты —> перхлораты —> хлораты;
22
Часть 1. Опасное знакомство
алюминий —> магний —> сера —> парафин —> роданиды.
Таблица 5. Чувствительность к удару (кг/см2) стехиометрических бинарных смесей по А. Шидловскому
Окислитель
Горючее
Сера
Лактоза
Уголь древ.
Магний (пор)-
Алюминий (пудра)
Калия хлорат
1.1
1,8
3,2
4,5
4,5
Калия перхлорат
1,2
2,9
4,2
4.4
5
Калия нитрат
3,6
5
5
4,6
5
Калия хлорат
Калия роданид
Реальгар
Парафин
Нафталин
0,5
0,6
1.1
1,3
Калия хлорат
Кровяная соль жёлт.
Сурьмы (ГП) сульфид
Графит
2,2
3,5
>10
Для сравнения дымный порох выдерживает удар до 2,8 Кг/см2, а
тринитротолуол - около 10 Кг/см2. Так что
можете смело тротиловой шашкой колоть
орехи на кухне. Чтобы
взорвать нитродигликоль, надо случайно
уронить на него гирю
массой в 2 Кг с высоты
180 см; гремучая ртуть
детонирует при падении того же груза с
высоты 5 см, нитроглицерин - 4 см, а для
взрыва йодистого азота иногда достаточно
на него сильно подуть.
Вы же можете испытать сомнительный состав молотком на металлической пластине прежде, чем начнёте им набивать корпус пакеты или огненного фонтана.
Глава 1, Позвольте представиться
23
Известно, что порошковые пиротехнические смеси обычно более чувствительны к удару, чем спрессованные или обработанные цементатором.
Способность составов реагировать на первичный тепловой импульс, как и их детонационные свойства во многом зависят от наличия в структуре реагирующих веществ определённых молекулярных фрагментов:
–С≡С–, –C≡N, –N=0, –0N02, –0–0–, –N=N–, >N–N<, –S–C≡N,
–ОСl2, –OC103, –O–MnO3
Эту закономерность обнаружил ещё в 1900 г. первый Нобелевский лауреат по химии нидерландец Якоб Вант-Гофф (1852-1911) (прошу не путать с его земляком живописцем Винсентом Ван-Гогом, не дожившим до этого славного события 10 лет).
Если такие остатки содержатся в структуре окислителя и восстановителя, то чувствительность реагирующей смеси резко возрастает, к примеру, состав КClOз + KSCN (56:44) очень взрывоопасен.
Ещё агрессивнее ведут себя вещества, содержащие в одной молекуле несколько подобных фрагментов, например, тринитротолуол, нитроглицерин или пероксид ацетона.
На изменение чувствительности пиротехнических составов и скорость их горения существенное влияние оказывают физико-химические факторы.
Так, повышение дисперсности компонентов до определённой степени способствует облегчению воспламенению горючей смеси. А прессование или введение теплопроводных и теплоёмких компонентов (в частности, металлов) напротив делает составы менее восприимчивыми к температурному импульсу в силу оттока тепловой энергии и перераспределению её на большую массу реагирующего вещества.
Прессование снижает скорость горения композиций, так как затрудняет проникновение раскалённых газов через их поверхность. В значительной степени этому способствует введение в пиротехнические смеси пластичных смол типа канифоли или горючих масел.
Включение флегматизаторов и пластификаторов типа вазелина, минеральных масел, парафина, стеарина и различных смол, кроме того, уменьшает чувствительность реакционных составов К трению.
24
Часть 1, Опасное знакомство
Инертные вещества, пламенные красители, химические стабилизаторы (различные карбонаты) также способствуют снижению механической чувствительности пиротехнических смесей.
Напротив, примеси твёрдых веществ (чаще песка или дроблёного стекла), как, например, в спичках, резко повышают чувствительность подобных изделий к трению.
Повышение исходной температуры состава, а также внешнего давления, или горение в замкнутом пространстве резко увеличивают скорость сгорания сравнительно безобидных веществ и часто способствуют их детонации. Подобный эффект наблюдается при возгорании даже в открытом состоянии большого количества пиротехнической смеси (>10 кг), приводящего к взрыву.
пиротехнические составы лучше сохранять в виде бумажных прописей, чем смешанного порошка.
Действительно в силу химических и физических факторов грозные компоненты стареют и даже могут становиться опасными.
Постоянные колебания температуры и влажности воздуха из-за набухания и растрескивания составов приводят к изменению их плотности и структуры. Порой этого достаточно для взрыва ранеты на старте.
Некоторые «рабочие вещества» в интервале колебания температур меняют агрегатное состояние. Так, нитроглицерин, входящий в разные композиции бездымных порохов и являющийся частым компонентом твёрдого ракетного топлива, замерзает при температуре ниже 12°С и приобретает особую чувствительность к механическим воздействиям, а в оттаявшем состоянии разрыхляет состав, резко увеличивая площадь его горения. Поэтому в твёрдотопливных ракетах, стоящих на боевом дежурстве, строго поддерживается определённая температура и эта статья расходов значительно превышает затраты на охрану подобных объектов.
1.6. Храните деньги в сберегательной кассе
сли, вняв совету государства, деньги кто-то и хранит в сберегательной кассе, то, как показала многовековая практика, пи-
Глава 1, Позвольте представиться
25
В силу гигроскопичности компонентов и склонности их к гидратообразованию, некоторые составы при неправильном хранении
теряют горючие свойства.
Для защиты пиротехнических изделий от действия влаги их
часто покрывают защитной плёнкой из парафина, олифы или лака.
Ещё эффективнее введение в их состав гидрофобных цементирующих компонентов.
Во влажной среде возможны самые нежелательные химические
превращения пиротехнических компонентов. Так, входящие в со-
став активные металлы магний и алюминий образуют гидроокиси с
выделением водорода. Возможно, разогревание и даже воспламенение подобных изделий, особенно содержащих магний. Обычно, эту
реакцию ускоряют, присутствующие нитраты и тогда разложение
сопровождается выделением аммиака.
Стойкость к влаге композиций, содержащих комбинации метал-
лов Mg+Al, Cu+Zn, Al+Fe ещё меньше в силу гальванического раз-
рушения защитной оксидной плёнки на их поверхности.
Хлоратные и перхлоратные смеси магния тем более не рекомендуются к длительному хранению в силу дополнительного каталитического воздействия этих окислителей. Введение в подобные
составы аммониевых солей делает их ещё более нестабильными.
Композиции алюминия с перекисью бария в присутствии влаги
разогреваются до кипения.
Составы с железным порошком также являются нестойкими. В присутствии следов влаги и окислителей дисперсное железо быстро коррозирует, а дополнительное присутствие серы делает непригодными такие смеси уже через несколько недель. Для продления жизни этих композиций железный порошок предварительно пассивируют, например, оксидируют в щелочном растворе селитры, воронят либо покрывают парафиновой плёнкой.
Описаны многочисленные случаи самовозгорания хлоратных порохов, содержащих бертолетову соль и серу. Дело в том, что даже
26
Часть I, Опасное знакомство
черенковая (кристаллическая) сера в присутствии окислителей и влаги способна постепенно реагировать до сернистой кислоты. Серный же цвет или коллоидальная сера в силу большой дисперсности окисляются ещё легче, что показывает лакмусовая проба на кислую реакцию. Все хлораты в кислой среде взрывоопасны (вспомните запал Кибальчича). Как установил химик Юнк (1913) опасность самовозгорания таких пиротехнических составов резко возрастает с введением в рецептуру нитрата свинца или сульфида сурьмы (антимония).
Для стабилизации подобных составов в качестве раскислителей вводят карбонаты. По этой же причине иногда их добавляют в композиции, содержащие органические нитропроизводные.
Совместное применение аммиачной селитры с бертолетовой солью запрещено не только при изготовлении «мирной» пиротехнической продукции, но и производстве боевых взрывчатых веществ. Стехиометрическая смесь этих продуктов взрывается при 120°С. А в ходе обменной реакции между входящими в состав солями образуется хлорат аммония - особо взрывчатое вещество. Описаны случаи его самодетонации даже при 30-40°С!
Случаи самовозгорания дымовых смесей, содержащих хлорид аммония и бертолетову соль, к счастью, не описаны, но теоретические предпосылки для этого есть.
В качестве стабилизаторов химический стойкости пироксилиновых порохов используют дифениламин и централиты - симметричные диалкилдифенилмочевины. Эти вещества связывают выделяющуюся при хранении азотную кислоту, препятствуя самовозгоранию бездымных порохов.
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
2.1. Лучше порох в пороховницах, чем дробь
В ягодицах
К
ак Вы уже знаете, калийная селитра с незапамятных нашла применение не только для консервирования копчёной колбасы, но и в производстве дымного пороха, представляющего собой тонкую смесь нитрата калия, древесного угля и серы. Составы такого типа были, по видимому, изобретены в Китае около 100 года до н.э. Они трактовались как смесь противоположных начал –селитры и серы, инь и ян. Сера в то время считалась воплощением подземных сил и ассоциировалась с вулканической деятельностью.
А уголь тогда что?)))
Первое описание порохоподобных смесей для фейерверков дано китайским учёным Сунь-Сымяо в 682 году. В военных целях порох поначалу применялся в основном как средство для устрашения противника грохотом взрыва. Однако уже к 1259 году им стали заряжать «огненные копья» - прообраз ружей и ракет.
Получить дымный порох можно просто смешав тщательно измельчённые нитрат калия, древесный уголь и черенковую серу (7:1:1). Но дабы узнать, как приготовить действительно хороший порох наберитесь терпения и дочитайте книгу до конца.
28
Часть 1, Опасное знакомство
N. №2 % \. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
П. Марка Грека П. Шварца П, Бертло П. Абеля англ, минный П. Сарро П. Дебу Галлоксилин П. скальн. Рюдонберга
Как горючая смесь чёрный порох впервые описан Византийским учёным Марком Греком в 1250 году и включал: 77% калийной селитры, 7,7% серы и 15,3% древесного угля (сост. 1,
табл. 6). По-видимому, он же предложил смеси
на основе калийной селитры в некоторых со-
ставах «греческого огня». Это зажигательное
средство в виде серы со
смолистыми веществами
было известно ещё в VII
в. Есть мнение, что столетие спустя арабы ввели в его состав селитру.
По крайней мере, к 1290
г. на вооружении мавров
помимо катапульт и
баллист уже состояли
первые мортиры — короткоствольные пушки,
стреляющие каменными
ядрами.
Калия нтрат 77 48 84 66 79 77 65 37,5 70,6 30
Натрия ннтрат 27.3 40
Сера 7,7 9,5 8 14 10 11 18,7 23,5 12
Сурьма 6.3
Сурьмы (Ш) сульфид 5,9
У голь древесный /5.3 15.2 8 20 11 12 10 8
Древесные опилки 10
Лигнит 4
Сегнетова соль 6
Кровяная соль жёлтая 15
Крахмал
Таблица 6. Разновидности дымного пороха на основе нитратов
№
%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
П. марка Грека
П. Шварца
П. Бертло
П. Абеля минный
П. Сарро
П. Дебу
Галлоксилин
неизвестный
неизвестный
П. скальный Рюдонберга
Нитрат калия
77
48
84
66
79
77
65
37,5
70,6
30
Нитрат натрия
27.3
40
Сера
7,7
9,5
8
14
10
11
18,7
23,5
12
Сурьма
6,3
Сульфид сурьмы 3
5,9
Уголь
15,3
15,2
8
20
11
12
10
8
Опилки
10
Лигнит
4
Сегнет. соль
6
Жёлт. Кровян. соль
15
Крахмал
37,5
37,5
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
29
Таблица 6. Продолжение
Одно из первых свидетельств о применении пороха в качестве
взрывчатого вещества (1242) мы находим у выдающегося алхимика английского монаха францисканского монастыря Роджера Бекона (1214-1294):
«Можно производить в воздухе гром и молнию гораздо более мощные, чем естественные...».
Он описал применение пороха в Китае в X в.
Для изготовления ракет и зажигательных стрел,
предположил появление в будущем с его помощью
«колесниц без лошадей, кораблей без парусов и вёсел, летательных снарядов». В свободное от основной работы время этот монастырский пиротехник разработал что-то типа
пенсне, опередив на столетия открытие увеличительных линз.
В 1354 году воспроизвёл рецепт пороха и изучил его метательные свойства ещё один
смиренный слуга божий -
№
%
11
12
13
14
15
16
17
18
19
неизвестный
П. белый
неизвестный
Пиропон
П. Скальн. Пеймера
неизвестный
П. Кюпа минный
Литофрактор
Саксифрагин минный
Калия нитрат
70,4
80
64
70,6
32,7
2
Нитрат натрия
52,5
75
16,3
Натрия сульфат
10,2
Бария нитрат
75
76
Сера
19,4
12
20
9,8
10
18,3
12,5
Уголь
11,8
32,7
12,5
22
Сажа
7
Опилки
17
Кора дуба
27,5
Лигнит
7,8
15
Сахароза
20
30
Часть 1. Опасное знакомство
Бертольд Шварц, больше известный соотечественникам по бессмертному произведению И. Ильфа и Е. Петрова «12 стульев» (Общежитие студентов-химиков имени монаха Бертольда Шварца... Пошутил. Имени товарища Семашко). По крайней мере, один из первых видов пороха увековечил его фамилию (сост. 2), а на его родине в Германии даже воздвигнут памятник благочестивому соотечественнику.
Первое изображение стреляющей пушки появилось в Европе на полотне батальной живописи, запечатлевшей победу англичан над французами в битве при Креси (1326), однако боевая летопись того времени этот факт упорно замалчивает, что может указывать на более позднее происхождение картины.
Начало применения пороховых ракет в России, по-видимому, следует отнести Х-ХН вв. Согласно упоминанию в Ипатьевской летописи о «живом огне» боевые ракеты использовались в битве с половцами (1184), хотя речь могла идти об огнемётных снарядах с зажигательной смесью, секрет изготовления которых русичи уже знали.
Первые в западной Европе огнестрельные орудия, основанные на баллистическом применении дымного пороха, подробно описаны в середине XIV в. в Германии, где к тому времени уже сложилась сеть мануфактур по производству пороха.
На Руси порох для военных целей стали изготавливать с 70-х годов XIV в. Как указывают исторические документы (1389) при Дмитрии Донском уже был налажен выпуск дымного отечественного пороха («взрывчатого зелья»), Кроме того, многие его сорта завозились из-за границы.
«Пушкарское сословие» появилось при Иване III, а первым торжеством русской артиллерии было взятие Крепости Казани под предводительством Ивана IV, больше известного под псевдонимом «Грозный». И даже А. С. Пушнин, по-видимому, обязан своей знаменитой фамилией далёкому прапрадеду - бомбардиру Григорию Пушке, достойно сложившему голову на Куликовом поле и пушкарям Пушкиным, отличившимся особой храбростью и меткостью при осаде Казани.
Порох в то время назывался «зельем», а артиллерийские войска - «туром». Хозяйственной частью в них заведовал «пушкарский
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
31
приказ», в котором заседали бояре и думные дьяки. В помощь пушкарям назначался корпус рабочих - «податных ярыг». В мирное время все они проживали в «пушкарских слободах».
Первое применение дымного пороха в горновзрывном деле относят к 1627 г. при разработке штольни в словацком руднике. С 1632 г. аналогичные взрывные работы стали проводиться на серебряных рудниках в Швеции.
Наиболее выдающиеся взрывные работы с помощью пороха были выполнены во второй половине XIX в. в карьерах порта Фриуль возле Марселя и на рудниках Систиана недалеко от Триеста. Мощнейшие мины во Фриуле были взорваны в 1851 г. и 1857 г. в присутствии Наполеона III и великого русского князя Константина Николаевича. Эти мины содержали 32470 кг дымного пороха и дали при каждом взрыве более 100000 кубических метров камня. Из мин, взорванных в Систиана наиболее замечательны: №16 с зарядом в 13100 кг пороха, №18 массой 17700 кг и №12 с фантастическим весом 30000 кг.
Шесть веков продолжалось господство чёрного пороха в военном деле, при этом его состав, полученный в своё время эмпирическим путём, изменился мало: порох Бертло (сост. 3), Абеля (сост. 4), Сарро (сост. 5), Дебу (сост. 6) и другие (табл. 6).
32
Часть 1. Опасное знакомство
Дымный порох - одно из выдающихся изобретений, оставивших глубокий след в истории человечества.
Такой порох и сегодня применяется для снаряжения охотничьих патронов, производства огнепроводных (бикфордовых) шнуров, в горнорудном деле и, конечно, в пиротехнике.
В зависимости от назначения и условий сгорания состав дымного пороха может незначительно колебаться. Мировые стандарты чёрного пороха, сложившиеся к началу XX в. представлены в таблице 7.
Таблица 7. Мировые стандарты чёрного пороха к началу XX в.
Страна,
%
Россия
Англия
Германия
20
21
22
23
24
21
25
26
23
Калия нитрат
75
75
66,6
78
78
75
62
74
78
Сера
12,5
10
16,7
10
3
10
15
10
10
Уголь древесный
12,5
15
16,7
12
19
15
23
16
12
Гип древесины
Крушина
Название
Пороховая
мякоть
Военный
Минный
Охотничий
Бурый
призматнч.
Военный
Минный
Военный
Охотничий
__Страна,
%
Франция
Австрия
20
27
28
21
29
30
31
21
23
32
Калия нитрат
75
74
62
75
64
60
58
75
78
72
Сера
12,5
wj1
20
10
18
22
24
10
10
14
Уголь древесный
12,5
15,5
18
15
18
18
18
15
12
14
Тип древесины
Белое дерево
Ольха
Белое дерево
Ольха
Название
Военный МС
Военный F
Минный
обыкновенный
Минный
мощный
Минный специальный 1
Минный специальный 2
Минный специальный 3
Подрывной
ЕТ
Охотничий
Военный
Наибольшего единодушия различимые страны достигли в производстве военного пороха (75:10:15) (сост. 21, 27), только в Австро- Венгерской империи он отличался несколько большим содержанием серы (72:14:14) (сост. 32). В охотничьих сортах дымного пороха пропорция селитры, как правило, выше (78:10:12) (сост. 23). Напротив, во всех минных видах пороха содержание нитрата калия понижено (сост. 22, 25, 28-31).
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
33
Большинство видов дымного пороха включают чёрный древесный уголь с высоким содержанием углерода (>85%), однако известны специальные виды пороха, например, бурый призматический
(шоколадный) (сост. 24), в технологии которого использован так
называемый «шоколадный уголь» низкой температурной обработки древесины (150-180°С). Содержание серы в его составе минимальное (3%) так как входящий уголь включает много горючих органических веществ. Сила взрыва этого пороха повышена, чего
нельзя сказать о скорости его сгорания, которая в 7 раз ниже, чем
ружейного чёрного и крупного охотничьего. Пороха такого типа
удачно использовались в крупнокалиберной (прежде всего морской) артиллерии.
К концу XIX в. Российская империя обладала большой сетью
казённых заведений по выделки пороха и взрывчатых веществ на
его основе: Михайловско-Шосткинский завод в Черниговской губернии Глуховского уезда, Казанский, Шлиссельбургский и каскад
Охтинских заводов в бассейне Невы. Кроме того, существовали частные заводы, в основном производящие охотничий порох: Турпа в
Финляндии, Екатерининский, отставного генерала Виннера близ
станции Саблино и другие.
По размеру гранул дымный охотничий порох выпускается отечественной промышленностью трёх марок от мелкозернистого №1 до крупнозернистого №3.
34
Часть 1. Опасное знакомство
Так называемая «пороховая мякоть» (сост. 20) - незернённый дымный порох, более чувствительна к внешним воздействиям и широко применяется в пиротехнике.
Промышленное гранулирование пороха включает стадии прессования с добавлением до 5-8% воды, дробления, полирования (округления) зёрен, сушки и сортировки. На порядок дешевле приготовить такой продую— самому. Для этого надо отдельно измельчённые и тщательно просеянные компоненты пороховой мякоти смешать с сильно разведенным нитролаком (3-5% от массы) и протереть стеклянной пробкой через сито. Использовать такой эрзац-порох можно после окончательного улетучивания запаха растворителя.
Чуть не забыл, знаменитый запах чёрного пороха, кап и его дым, объясняются присутствием в составе взрывных газов взвеси сульфида калия, гидролизующегося с выделением сероводорода. Примесь образующихся полисульфидов состава K2SX (х=2-8) дополняет композицию запаха, позволяя отличить его от несвежих яиц.
А вот известный в своё время галлоксилиновый порох (coст. 7) был получен заменой серы на смесь древесной муки с желтой кровяной солью [K4Fe(CN)6] и традиционного запаха не имеет.
Некоторые виды дымного пороха дополнительно содержат неорганические добавки: сурьму (сост. 8), её сульфид (сост. 9), сегнетову (сост. 10) и даже глауберову соль (сост. 11).
Известны многочисленные вариации дымного пороха, представляющие смеси нитратов с горючими веществами: древесными опилками (сост. 7, 13), дубовой корой (сост. 14) и даже сухими отрубями (табл. 6). Причём, не обязательно, чтобы порох был чёрным. Некогда весьма знаменитым был белый порох, содержащий крахмал (сост. 8) либо свекловичный сахар (сост. 12).
В производстве пороха Пеймейера (сост. 15), Рюдонберга (сост. 10) и других (сост. 16) для минирования и взрывных работ в
Глава 2, Дымный двигатель прогресса
35
своё время широко использовался бурый уголь (лигнит), поэтому
такой порох также называли «бурым».
Некоторые современные сорта дымного пороха усилены взрывчатым веществом - нитратом гуанидина (сост, 372, 373, табл. 21).
Замена калийной селитры натриевой увеличивает мощность
пороха и снижает его
себестоимость: порох
Шварца (сост. 2),
минный порох Кюна
(сост. 17), скальный
порох Рюдонберга
(сост. 10), порох для
горных работ
«пиропон» (сост. 14).
Однако такие составы
гигроскопичны, имеют
ограниченный срок
хранения и
используются обычно
в прессованном виде, что
ограничивает механизированную закладку в шпуры.
Зато, благодаря своей гигроскопичности, натриевая и кальциевая селитра в смесях с аммиачной нашли применение в производстве водосодержащих ВВ. Эти современные взрывчатые средства описаны ниже. В отличие от представленных порохов они больше напоминают густой шампунь и не горят, но при действии капсюля мощно детонируют, причём, входящая в их состав вода только усиливает взрыв.
Натриевая селитра также входит в состав предохранительных ВВ, препятствующих возгоранию за счёт низкой температуры взрыва и пламегасящего эффекта.
Так, углениты 12ЦБ и Э-6 содержат смесь натриевой селитры с карбамидом, нитроэфирами (сенсибилизаторы, облегчающие детонацию), хлористым натрием (пламегаситель) и натрийкарбоксиметилцеллюлозой (желатинизатор). Они имеют низкую теплоту взры
36
Часть 1. Опасное знакомство
ва (Q) 2300 кДж/кг, ограниченную скорость детонации 1,9-2,0 км/с, и применяются в угольных шахтах, опасных по содержанию метана.
Отечественный ионит, германский веттер-энергит А и веттер- карбонит С содержат нитрат натрия, хлористый аммоний и нитроклетчатку, причем ионит пластифицирован коллодием. Английский керрифрекс и дайнаджекс имеют аналогичный состав, но усилены аммиачной селитрой. При взрыве этих составов в ходе обменной реакции образуется ультрадисперсный хлористый натрий с сильным пламегасящим действием.
Иоиит имеет низкую теплоту взрыва (1930 кДж/кг), небольшую скорость детонации (1,6-1,8 км/с) и применяется в виде накладных зарядов при дроблении негабаритных кусков породы в загазованных шахтах, для разрушения деревянных стоек и взрывного распыления воды.
В своё время натриевая селитра вместе с перхлоратом аммония широко использовалась для изготовления французских каипинитов и бельгийских ионкитов, выделяющих при взрыве хлористый аммоний. В ионкиты дополнительно вводится гаситель пламени - хлористый натрий.
Нитрат натрия был частым компонентом в составе так называемых «пороховых динамитов» с пониженным дробящим эффектом: кадмит, петролит, динамит Нобеля №2, А.
Взрывчатые вещества на основе нитрата бария обладают большой прогрессивностью горения, образуют при выстреле меньший нагар и значительно меньше дымят. Эти полезные качества позволили в своё время широко использовать их в технологии «малодымных» порохов. Однако высокая температура воспламенения и относительно низкая мощность взрыва отчасти ограничили применение бариевых «порохов». В их числе артиллерийский BN, Литофрактор (сост. 18), Саксифрагин (сост. 19). Нитрат бария иногда используется в качестве окислительной присадки в некоторых сортах пироксилинового пороха, например, французский охотничий марок R, S и М.
Нитрат свинца РЬ(№) з)2 нашёл применение в качестве смесевого взрывчатого вещества макарита. В некоторых странах он и сегодня используется в производстве детонаторов, но составы на его основе плохо хранятся во влажной среде. Наиболее широко они
37
Глава 2. Лычным двигатель прогресса
востребованы в мирной пиротехнике и, прежде всего, в устройстве
фейерверков, в частности, для изготовления огненного дождя или
золотых колосьев.
Близкий по взрывчатым свойствам нитрат олова Sn(N03)2 склонен к гидратообразованию, поэтому в пиротехнике обычно не применяется, однако в сухом виде он детонирует при резком нагревании и при ударе. Жаль, что порох на его основе даже в пороховнице
вряд ли можно сохранить сухим.
Бертолетовый кошмар
от день 12 мая 1899 г. не предвещал для жителей Сент-Галенса близ Ливерпуля ничего плохого, но случилось непредвиденное...
Каким-то образом искра от бочки, которую закатывали в цех, попала на сухую деревянную раму кристаллизатора, пропитанную
бертолетовой солью. Мгновенно вспыхнуло пламя и уже через несколько минут 156 т драгоценного продукта оказалось во власти
стихии.
Бушующий огонь охватил всё здание завода. Невероятный жар
вызвал разложение бертолетовой соли, расплавленные потони которой сжигали всё на своём пути. От выделившегося кислорода заводские постройки раскалились добела и больше напоминали пылающую доменную печь. Огромное пламя высотой свыше 200 м с
рёвом уносилось в чёрное небо. Мгновенно, как спички, сгорели
большие передвижные подъёмные краны...
И вдруг всё взорвалось! Двойной ужасающей силы взрыв сокрушил вдребезги завод, сравнял с землёй окружающие постройки, в том числе фабрику по производству серной кислоты и разрушил
соседнее газохранилище, превратив его руины в грандиозный факел. Падающие обломки подожгли уцелевшие дома.
От страшного удара земля всколыхнулась как при землетрясении. К несчастью, вагоны, проходившего вдалеке пассажирского
поезда, сошли с рельс, что ещё больше усугубило катастрофу...
А как всё хорошо начиналось... В 70-е годы XVIII в. французские химики и близкие друзья Антуан Лавуазье (1743-1794) и Клод
38
Часть I, Опасное знакомство
Бертолле (1748-1822) изобрели взрывчатую смесь на основе ими же
открытого хлората калия (1785) и организовали её производство.
Соль скромно назвали «бертолетовой».
Судьба дважды спасала этих великих изобретателей от верной
смерти во время грандиозных взрывов на подшефных бертолетовых
заводах. Однако А. Лавуазье решил рискнуть третий раз и в ущерб
химии занялся большой политикой, а вскоре (1794) был казнён якобинцами.
Знаменитый порох Бертолле (сост. 33, табл. 8) был разработан (1786) на базе пороховой мякоти (75:12, 5:12,5) путём замены селитры на хлорат палия. По силе взрыва новый порох превосходил все известные на то время. Однако его широкое распространение ограничивалось повышенной склонностью к детонации и опасностью возгорания при хранении во влажной среде.
Полное горение такого пороха, как установлено, протекает в другом соотношении ингредиентов (82,4: 8,8: 8,8) (сост. 34, порох Коссиньи). Уравнение его взрывного разложения имеет вид: 22КС103 + 9S + 24С —> 24CO2 +9S02 + 22КС1 Vo = 225 л/Кг, t = 3866°С, f = 3547 кг/см2, Р = 406,2 т/м
Таблица 8. Составы хлоратных ВВ
№
33
34
35
36
37
38
39
40
41
%
Порох
Бертолле
Порох
Коссиньи
Смесь
Матюкевича
Порох
д'Ожанда
Калия хлорат
75
82.4
71,7
87
90
75
49
56
60
Калия роданид
44
Сера
12,5
8,8
28.3
Сурьмы (III) сульфид
25
Уголь древесный
12.5
8,8
13
Сажа
10
Кровяная соль жёлт.
28
Сахароза
23
Декстрин
40
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
39
Таблица 8. Продолжение
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
Запал
Кибальчича
Топливные ВВ
0№3
Прометей
ВВ Стритта (шеддиз ы)
гл
С.
О
X
О
ОХД/60
bis
Калия хлорат
74
74,2
90
75
91
90
90
81
80
80
Марганца диоксид
9
Нитробензол
5
Нитронафталин
12
13
Динптротолуол
2
Древесные опилки
25
Сахароза
25,8
10
Лактоза
26
Касторовое масло
8
5
Нефть
3
Вазелин
10
5
Воск
5
Скипидар
2
Керосин
9
По сравнению с аналогичным порохом на калийной селитре этот состав имеет почти в два раза более высокий потенциал и значительно превосходит его по силе взрывного действия.
В присутствии восстановителей (Sb2S3, As2S2, As2S3,Cu2S, С, S, Р, Mg, Sb, Zn и других), а также многих органических веществ, хлорат калия взрывается от трения или удара (сост. 35-38).
40
Часть 1, Опасное знакомство
К. Бертолле со своим учеником М. Бертло добился снаряжения французских торпед и гранат смесью бертолетовой соли с серой (сост. 35), хотя история сохранила для нас этот взрывчатый состав как «смесь Матюкевича». Скорость его детонации составляет 1,6 км/с.
Знаменитые «спички Бертолле» представляли собой сцементи-
рованную смесь бертолетовой соли и серы на деревянных палочках.
Они зажигались прикосновением К прилагаемому в комплекте ас-
бесту, пропитанному концентрированной серной кислотой.
Смеси хлората калия с желтой кровяной солью K4Fe(CN)6 (сост. 39) или роданидом калия KSCN (сост. 40) в своё время применялись в качестве минных и скальных ВВ большой мощности, но отличались повышенной взрывоопасностью.
Разработанные в короткий срок хлоратные пороха Горели, Поля, Гаффенеггера, Гана, как и самого Бертолле, по баллистическим характеристикам не удовлетворяли артиллерийским требованиям из-за очень высокой скорости горения и чрезмерно развиваемого давления в орудии. Высокая чувствительность к удару ограничивала их применение в горнорудном деле.
Вместе с тем, хлоратные пороха широко применялись на калийных карьерах в Германии.
Для снижения бризантных свойств этих порохов использовались попытки частичной замены хлоратов калийной селитрой, например, пороха Эдгарда, Кнаффеля, Вриля, Ниссера, Шарпа и Смита. Ружейный порох Мелло представлял собой бумажные полоски, пропитанные хлоратным составом. Можете попробовать. Этот мощный порох готовится абсолютно несложно.
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
41
Относительно «спокойный» порох двойного действия Е. Тюрпена состоял из смеси окислителей хлората и нитрата калия с двуокисью марганца, пластифицированной гудроном. Такой «порох» при поджигании энергично
горит, а под действием
капсюля-детонатора
превращается в грозное
бризантное вещество.
Мощность хлорат-
ной смеси можно значительно увеличить, используя в качестве горючего материала декстрин (сост. 41), лактозу (сост. 42) или свекловичный сахар: порох
д’Ожанда (сост. 39),
запал Кибальчича или
белый порох (сост. 43, 44).
Применение в подобных составах древесной пыли позволяет повысить скорость детонации до 2,6 км/с (сост. 45), а жидких углеводородов, например, керосина - до 3,6 км/с (хлоратит-3, сост. 46).
На уровне хлоратита-3 надёжно работает ещё одно популярное «топливное ВВ», содержащее вазелин (сост. 47). Несмотря на простоту приготовления (достаточно перемешать компоненты в пластиковом мешке) и приличные детонационные характеристики, его
применение ограничено относительно низкой живучестью (в жаркое
время года, как правило, несколько суток). Для надёжной детонации
это ВВ помещают в жёсткий контейнер.
Более стабильно при хранении хлоратное топливное ВВ с добавлением воска (сост. 48), которое иногда за внешность называют «пластиковой хлоратной взрывчаткой». Эта несложная
композиция имеет относительную плотность 1,3, поэтому быстро
тонет в воде, не боится длительного контакта с ней, а по бризантным качествам не уступает многим известным ВВ.
42
Часть 1, Опасное знакомство
В 1881 г. запатентован взрывчатый состав рэкарок, получаемый пропиткой хлората калия в хлопчатобумажных мешках нитробензолом либо раствором каменноугольной смолы в сероуглероде. Более 100000 Кг этого вещества было использовано для взрыва знаменитого Нью-Йоркского рифа.
Прославленный английский «Прометей» Г. Шпренгеля (1871) представлял собой прессованную смесь хлората калия с двуокисью марганца, пропитанную непосредственно перед употреблением «коктейлем» из нитробензола, скипидара и нефти. Это ВВ во Франции нашло применение под названием «0№3» (сост. 49).
В своё время из хлоратных ВВ наиболее употребительны были вещества Стритта (знаменитые шеддиты) - смеси порошкообразных хлоратов калия и натрия с раствором нитронафталина или ди-, тринитротолуола в касторовом масле. В качестве пластификаторов вместо касторового масла также применяют вазелин, парафин и нефтяные масла (сост. 50-60).
Эти ВВ по мощности эквивалентны динамитам, но более устойчивы К удару и не боятся действия холода. Взрываются они от капсюля-детонатора. Вещество Стритта «0№2» (сост. 52) имеет взрывной потенциал 5920 т/м и среднюю скорость детонации 2,75 км/с.
Шеддиты, изготовленные на хлорате натрия, обладают большей мощностью (f<7360). Их себестоимость несколько ниже, однако, они гигроскопичны и требуют тщательного парафинирования зарядов (сост. 54, 55, 59-61).
Наиболее широко во Франции применялись составы марки «0№5» (сост. 54, 55) и «0№8» (сост. 60). Их использовали в шахтах и карьерах, не содержащих рудничного газа, а также для ракет, рассеивающих градовые тучи.
Глава 2, Дымный двигатель прогресса
43
Некоторые хлораты способны детонировать при нагревании и ударе. Особо взрывоопасен хлорат аммония NH4CIO3, бесцветные иглы которого самодетонируют при 102°С (в смесях значительно ниже, вплоть до 30-40°С) и механическом воздействии. Этот продукт может накапливаться при неправильном хранении в пиротехнических составах, содержащих одновременно бертолетову и любые аммонийные соли (очень опасно присутствие аммиачной селитры).
2.2. Альтернатива - это хорошо
С
первого дня появления бертолетовой соли учёные ломали голову, чем бы её заменить за необузданный нрав.
В 1885 г. А. Нобель получил патент на применение перхлоратов для артиллерийских порохов (сост. 62, табл. 9).
Дело в том, что составы, содержащие вместо опасной бертолетовой соли перхлорат калия КClO4, более стабильны при хранении и менее чувствительны в обращении. Они выделяют при горении или взрыве больший объём газов, но и —требуют более мощной детонации.
В числе таких ВВ порох Пауэлла (сост. 63), пермониты, пиродуалиты и вещества Жирара, которые в настоящее время практически не применяются (сост. 64-66).
Ещё полезнее для пиротехники оказалось открытие перхлората аммония NH4ClO4. Его стехиометрические смеси с тротилом (Q = 5550 кДж/кг, сост. 67) и с парафином (Q = 5230 кДж/кг, сост. 68) значительно более «энергоёмки», чем аналогичные составы с аммиачной селитрой (4190 кДж/кг и 3770 КДж/Кг соответственно). Из ВВ на его основе заслуживают внимания карбониты, пороха Келлоу
44
Часть 1. Опасное знакомство
(сост. 69), Каннеля, вещества Альвизи, перхлоратные шеддиты (сост. 70, 71), ионкиты (сост. 72-74), вещества Лёра, каипиниты (сост. 75, 76), карбогели и карлиты (сост. 240).
Таблица 9. Составы перхлоратных ВВ
№
%
62
63
64
65
66
67
68
69
Порох
Нобеля
Порох
Пауэлла
Порох
Келлоу
Калия нитрат
5.8
50
Калия перхлорат
85
69,2
71
- 72
70
Аммония перхлорат
68,5
91
25
Тринитротолуол
31,5
Сера
12,5
12.5
Уголь древесный
15
12.5
12,5
Сахароза
30
Лактоза
29
Декстрин
28
Парафин
9
Шеддиты с перхлоратом аммония бывают двух типов и обладают могучим бризантным действием. По силе взрыва «тип 1» (сост. 70) близок К легендарному «гремучему студню» (f = 9576 кг/см'), скорость его детонации достигает- 4,02 км/с при относительной плотности 1,04. Его предельная плотность - 1,33, за которой
Глава 2, Дымный двигатель прогресса
45
детонационные свойства вырождаются. Этот показатель ниже, чем для веществ Стритта, содержащих хлораты.
К сожалению, при длительном хранении из-за усадки и спекания плотность таких составов сильно увеличивается, поэтому старые инструкции даже предусматривали необходимость тщательно разминать руками взрывные патроны перед употреблением.
Применение перхлоратных ВВ в шахтах ограничивается выделением хлористого водорода (1 кг шеддита типа 1 образует при взрыве 156 л этого газа).
Наоборот, в своё время, данное свойство нашло применение при разработке на базе перхлората аммония первых предохранительных ВВ - бельгийских ионкитов (сост. 72-74) и французских каолинитов (сост. 75, 76). Эти составы дополнительно содержат натриевую селитру и выделяют при взрыве мелкодисперсный пламегаситель - хлористый натрий. Поначалу ионкиты усиливали хлористым натрием в свободном виде.
В настоящее время перхлорат аммония широко применяется в производстве гелеобразных водосодержащих американских карбогелов №5, 10 15, а также предохранительных японских карлитов, содержащих в качестве основного ВВ аммиачную селитру.
Кстати, популярный у японских горняков зелёный карлит по составу мало отличается от ионкита 0№9, используемого во Франции и в Бельгии ещё до первой мировой войны (сост. 72).
Вообще, при наличии перхлората аммония приготовить взрывчатое вещество несложно, достаточно осторожно смешать его с асфальтом (6:1) (сост. 77).
Всё больше находят применение «новые» перхлоратные соли. Так, перхлорат гидразина (N2H5C104), сенсибилизированный тротилом (24,6%), становится эффективнее последнего в чистом виде в полтора раза (V0= 795 л/кг, Q = 6090 кДж/кг, сост. 78). Перхлораты нитрозила (NOCIO4) и нитрония (NO2CIO4), содержащие 62,2% и 66,7% связанного кислорода, наряду с перхлоратом аммония являются главными окислительными компонентами современных смесевых твёрдотопливных ракет.
Некоторые неорганические перхлораты обладают взрывчатыми свойствами. Так, перхлорат магния Mg(C104)2 (ангидрон), не-
46
Часть 1, Опасное знакомство
смотря на высокую гигроскопичность, в сухом виде взрывается от сильного удара (tплав. 251 °С), а в смеси с древесными опилками представляет- неплохое взрывчатое вещество с низкой споростью детонации, которое, К сожалению, длительно не хранится (сост. 79).
Перхлораты тяжелых металлов ещё более склонны К детонации.
Большинство органических растворов перхлоратов также взрывоопасны.
Склонность К детонации также проявляют многие соли бромной, йодной и хлористой Кислот особенно с тяжёлыми металлами.
Так, хлорит серебра и хлорит свинца (соли хлористой кислоты НClO2) очень взрывоопасны. Они легко детонируют при нагревании или ударе.
Для взрыва перйодаТа аммония или органических йодоксипроизводных достаточно их нагреть.
Глава 2. Дымный двигатель прогресса
47
Казывается, после нехитрого усовершенствования можно приспособить аммиачную селитру не только в качестве удобрения, но и для уничтожения сорняков, правда... самым радикальным
способом.
Дело в том, что не все огородники-любители, хоть раз удобрявшие землю и державшие в руках эту селитру (NH4NO3), знают, что смеси на её основе на сегодняшний день являются наиболее распространёнными промышленными взрывчатыми веществами, а любой цветочный магазин, где она сложена мешками, представляет реальную угрозу для жителей соседнего квартала.
Данная соль в чистом виде вполне стабильна и взрывается только под действием очень мощного детонатора, однако иногда трагедия случается и без него. Быстрое нагревание нитрата аммония выше 220°С может закончится Катастрофой.
Так, во время железнодорожной аварии (Трасквуд, США, 1960) загорелся вагон с аммиачной селитрой, упакованной в мешки. Грандиозный взрыв в доли секунды расправился с остальными 23 вагонами.
Печально закончился пожар в упаковочном отделении аммиачной селитры (Оклахома, США, 1973). Продукт хранился насыпом в помещении, обшитом фанерой и гофрированным алюминием. Это здание по своему составу больше напоминало огромный заряд взрывчатого аммонала, что и доказал огонь.
48
Часть 1, Опасное знакомство
Загорание селитры в отделении грануляции фирмы «Атлас Паудер» (США, 1974) также спровоцировало мощнейший взрыв.
Вместе с тем, взорвать аммиачную селитру даже с помощью детонатора - дело неблагодарное. Сухой брикет селитры в бумажной
оболочке, запрессованный в форме цилиндра диаметром 80 мм и
плотностью 0,8, устойчиво детонирует только от 15 г гексогена.
Развить такое давление с помощью молотка тем более не реально.
При желании всё же можно спровоцировать взрыв аммиачной селитры даже стандартным детонатором №8, правда, для этого нужно
запрессовать её навеску в отверстие стальной болванки.
Температура взрыва аммиачной селитры, равная 1051°С, является, пожалуй, наиболее низкой из всех известных для взрывчатых веществ. Это позволило создать на её основе огромный арсенал так называемых «антигризутных» смесей («гризой» в старину называли рудничный газ), не вызывающих воспламенение горючих газов или взрывоопасной пыли. Термин принят Конгрессом прикладной химии в 1906 г., хотя в России он широко использовался ещё в конце XIX в.
Благодаря работам Маляра и Анри Ле Шателье (1850-1936) было установлено, что использовать огонь в загазованных штольнях значительно опаснее, чем производить плановые подрывы. Дело в том, что температура воспламенения шахтных газов обратно пропорционально зависит от продолжительности теплового воздействия. Так, при 650°С контакт должен составлять более 10 секунд, а при 1000°С - около 1 секунды. Учитывая короткий период детонации, в загазованных рудниках вполне безвредно могут применяться ВВ, развивающие температуру не выше 1500-1900°С. Для снижения температуры взрыва в своё время применяли «водяную забив-
Глава 3. В помощь огороднику
49
Ку» скважин, добавляли соли с кристаллизационной водой, но самые лучшие результаты показали составы с аммиачной селитрой.
Столь широкое использование взрывчатых веществ на основе нитрата аммония связано с доступностью и низкой себестоимостью самой селитры, а также безопасностью этих составов в переработке и обращении. Кроме того, эти смеси отличаются большим объёмом выделяющихся неядовитых газов при низкой температуре взрыва, что делает их незаменимыми в горнодобывающей промышленности. Подобные взрывчатые композиции можно сгруппировать следующим образом (табл. 10-15):
- с горючими невзрывчатыми веществами, в том числе гранулированные («простейшие ВВ», AN-FO или АС-ДТ, динамоны, игданиты, гранулиты и другие);
- с алюминием или другими металлами (аммоналы);
- с тротилом или другими нитросоединениями (аммониты);
- гранулированные аммоналы (граммоналы) и аммониты (граммониты);
- водосодержащие составы, пластифицированные водным гелем (акватолы, акваниты, акваналы, slurry).
Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры были предложены почти одновременно с динамитами шведами И. Норбином и И. Ольсеном (1867). Основная реакция разложения селитры протекает с положительным кислородным балансом:
Это позволяет включать в подобные составы горючие вещества, которые увеличивают объём выделяемых при взрыве газов, и
облегчают детонацию.
Первоначально такие смеси помимо селитры включали древесный уголь (сост. 80, 82), часто в комбинации с серой (сост. 83), сульфатами (сост. 83, 84) или оксалатами (сост. 85), широко использовались горючие органические добавки: торф (сост. 81), древесные опилки (сост. 86-88), ржаная мука и Крахмал (сост. 89, 90), а также оазличные смолы (сост. 93-97) ("табл. 10).
50
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 10. Простейшие взрывчатые смеси на основе
аммиачной селитры
Глава 3, В помощь огороднику
51
Таблица 10. Продолжение
ИЗ
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
Аммония нитрат
86
72
75
72
81
86
80
88
90
70
94
Калия бихромат
3
Уголь древесный
6
20
3
4
3
2
4
6
20
3
Алюминий
8
22
5
25
15
8
18
8
4
5
3
Цинк
5
Стеарин
6
Уже К 1869 г. Германия приступила к производству некоторых
из этих веществ под общим названием «аммонкрут». Чуть позже
Франция и Россия наладили выпуск «аммиачных» и «амидных» порохов.
Для облегчения взрыва в некоторые такие составы дополнительно вводили сильные окислители (нитраты, бихроматы, хлораты) (сост. 85, 86, 95-100). К примеру сказать, вестфалиты представляли смеси аммиачной и натриевой или калиевой селитры с резиной. Вещество пропитывали спиртовым раствором нитрата натрия, тщательно перемешивали и сухую, измельчённую массу фасовали в
парафинированные патроны. Более поздние составы содержали бертолетову соль.
С 1900 г. в Австрии начали производить взрывчатое вещество динамон, содержавший в качестве горючего бурый уголь.
В 30-е годы XX в, в США наладили выпуск дисперсной аммиачной селитры с парафином под названием «нитроамон» (сост. 101). Аналогичные взрывчатые смеси применялись и в Европе (сост. 90). В некоторых из них в качестве горючего компонента использовался нафталин (сост. 99) и анилин (сост. 84, 88, 102).
Хорошо зарекомендовали себя взрывчатые смеси селитры с формиатом натрия (сост. 107) и мочевиной (сост. 91, 92). Теплота взрыва таких составов не превышает 3000 КДж/Кг. Готовить эта смеси методом сплавления нельзя, так как в жидком состоянии компоненты реагируют друг с другом.
52
Часть 1, Опасное знакомство
Другое дело - взрывчатые композиции аммиачной селитры с уротропином (сост. 103, 104). Их нагревают до 145°С и гранулируют-. Состав 104 при относительной плотности 1,4 детонирует со скоростью 5,0 км/с. Добавление К этому ВВ всего 1% абиетиновой кислоты облегчает плавление и грануляцию смеси, а также повышает её взрывные характеристики (сост. 103). Заряд этого вещества диаметром 38 мм и длиной 30 см даже в бумажной упаковке детонирует со споростью 5,7 Км/с.
В своё время для шахтных работ- широт) применялись ромнты - смеси аммиачной селитры с бертолетовой солью и нафталином, приготовляемые на месте взрыва перед употреблением.
Под руководством Б. Д. Росси в 1936 г. в СССР был освоен выпуск динамона К, содержавшего муку сосновой коры. Этот недорогой состав широт) применялся для взрывных работ- на рудниках Криворожья. В годы Белиной Отечественной войны дополнительно был разработан и срочно внедрён в производство ряд динамонов на местном органическом сырье, включая жмых и торф (динамоны Ж и Т. сост. 81).
К современным «простейшим ВВ» на основе нитрата аммония относятся смеси гранулированной селитры с жидкими или легкоплавкими нефтепродуктами, многие из которых можно несложно приготовить на месте подрыва. В их числе: гранулиты и игданиты отечественного производства; амонекс, андекс, декамон (Германия); пеллит, алювит, алюмекс, темприл, аустенит, нилит (США); андомет, амекс, метамит (Канада); анабел, аноприл, нобелит, гранулекс (Великобритания); ферролит, селтит, нитрат фуэл (Франция); Пермон, пермонекс (Чехия и Словакия); энергел (Индия); прилит (Швеция); нитрекс, ннтрол (Югославия); нике- гран (Венгрия); Солетрол (Польша); нафтенит (Болгария); анол,
Глава 3. В помощь огороднику
53
амелен, низрамон (Румыния); наголит, алнафТ, наурит (Испания); лабрит (Австрия); аннит (Финляндия) и другие (табл. 11).
Таблица 11. Простейшие гранулированные ВВ на основе
аммиачной селитры
Смеси гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом (АС-ДТ) начали активно применять в 60-е годы XX в. Теплота взрыва подобных веществ составляет 3800-5200 кДж/кг. В отличие от тонкодисперсных динамонов они не слеживаются, менее гигроскопичны, обладают хорошей сыпучестью, что упрощает механизированную закладку, и наиболее безопасны в обращении. Однако они менее восприимчивы к детонации и требуют для подрыва более мощный инициирующий заряд. В настоящее время доля потребления подобных ВВ в США превысила 85%.
54
Часть 1, Опасное знакомство
Простейшая отечественная бинарная смесь гранулированной аммиачной селитры с дизельным топливом, сбалансированная по кислороду, получила название «Игданит» (сост. 129).
Игданит в бумажных патронах диаметром 150 мм детонирует со
скоростью 1,54 км/с, а в скважинах того же диаметра в крепком известняке - 3,76 км/с. Теплота его взрыва 3700 кДж/кг, а относительная плотность 1,1.
Бризантность игданита возрастает с увеличением площади его
поверхности. Для игданита на микропористой селитре критический
диаметр шпуров уменьшается до 16 мм, скорость детонации при
диаметре 28 мм составляет 2,8 км/с и 4,5 Км/с при диаметре 50 мм.
Чем суше гранулированная аммиачная селитра, тем больше она может впитать горючей добавки. Так, при влажности 0,19% отечественная селитра марки «Б» поглощает 13,3% дизельного топлива, 18% скипидара или 12% глицерина, тогда как при влажности 0,26% - только 1,5% ДТ.
Для большей физической стабильности подобных составов и обеспечения нулевого кислородного баланса применяют микропористую селитру типа отечественной марки «П» или японской «Асахи». Такой продукт способен впитывать до 12-17% дизельного топлива и хорошо удерживает более вязкие масла (в основном соляровое и индустриальное). Смоченные гранулы иногда припудривают твёрдыми горючими материалами: древесной мукой, углем или сажей.
С целью повышения водоустойчивости в составы вводят соли жирных кислот (стеараты и пальмитаты) или полиакриламид.
В нашей стране широко используется водоустойчивая пористо- папиллярная селитра марки «ЖВ» Н.М.Шестакова, технология
Глава 3, В помощь огороднику
55
изготовления которой предусматривает введение на стадии кристаллизации железных солей жирных Кислот с парафином (до 1,5%).
В Канаде и США выпускается селитра с добавками поверхностно-активных веществ, припудренная пористым диатомитом (до 3%).
Спорость детонации чистой
аммиачной селитры марки «А» в металлической трубе диаметром 40 мм составляет 1,95 км/с, а её водоустойчивой марки «ЖВК» - 2,6 км/с. Этот же показатель для водных растворов
селитры в зависимости от температуры и концентрации лежит в пределах - 1,1-2,1 км/с, а
простейших ВВ на её основе в
зависимости от условий взрыва (диаметр шпура, плотность забивки, прочность породы, тип
оболочки) 1,5-4,0 Км/с.
Гранулит М (сост. 128) изготовляется на пористых сортах
селитры путём пропитки соляровым маслом. Состав физически
стабилен, практически не слеживается, характеризуется низкой чувствительностью к механическим
воздействиям. Имеет более высокую детонационную способность, чем обычный Игданит, что выражается в меньшем критическом
диаметре. Скорость детонации гранулита М в пределах 2,8-3,8 км/с.
По эффективности взрыва он превосходит аммонит 6ЖВ.
Одним из достоинств смесей типа игдаиита или гранулита является их способность легко уплотняться в скважинах при пневмозарядке, благодаря чему по эффективности взрыва они приближаются к наиболее мощным аммоналам и детонитам.
Для повышения энергетических характеристик простейших ВВ в их состав вводят алюминий, цинк (сост. 122), а также аморфный кремний или ферросилициевые сплавы (сост. 108). Установлено, что включение в такие составы 4-8% алюминиевой пудры увеличивает теплоту взрыва на 20-40% (сост. 109-123). Первые взрывчатые смеси, содержавшие алюминий, под названием «аммоналы» предложили ещё в 1899-1901 гг. немецкие учёные Р. Эскалес и Г. Каста
56
Часть 1, Опасное знакомство
.
+Аммоналы - смеси аммиачной селитры с алюминиевой пудрой и горючими веществами (древесный уголь, древесная мука и т. д.). Серая с металлическим отливом порошкообразная масса жирная на ощупь. Не чувствительны к удару, трению и электрической искре. При плотности 1,0-1,3 скорость их детонации 3,5- 4,5 км/с. Критический диаметр открытого заряда - 28 мм. Бризантность 13-15 мм. Фугасность 480-550 см2. Тротиловый эквивалент до 1,4. Выпускают в патронированном виде массой
200 г, 250 г и 300 г. Передача детонации между сухими патронами на
расстоянии 31-37 мм. Применяют в открытых карьерах и шахтах безопасных по газу.
Глава 3. В помощь огороднику
57
Наибольшей «энергетичностью» обладает бинарная смесь аммиачной селитры с алюминиевой пудрой (60:40, сост. 111) - 9200- 9750 кДж/кг. Её тротиловый эквивалент составляет 0,9. Она «заводится» от гремучей ртути массой не менее 0,3 г, однако из-за низких детонационных свойств в настоящее время практически не применяется.
Так называемый «французский аммонал» (сост. 113) в качестве горючей добавки включает 6 % стеариновой кислоты, что делает его достаточно влагоустойчивым. Правда, детонирует он менее эффектно, чем некоторые аммоналы и тротил аналогичной массы.
0Течественный Гранулит АС-4 содержит алюминиевую пудру (d = 0,8-0,9) и по объёмной концентрации энергии превосходит мощные аммониты: Q = 4520 кДж/кг, V0 = 907 смД Фугасность 390- 410 см', бризантность в стальном кольце 22-26 мм, скорость детонации 3,5 км/с, тротиловый эквивалент 0,96. Он применяется в сухих или слабо обводнённых забоях и надёжно детонирует от промежуточного детонатора.
Влагоустойчивые гранулизы АС-4В и АС-8В в качестве органического горючего содержат легкоплавкие нефтепродукты (парафин, воск) и представляют гранулы, «напудренные» тонкодисперсным алюминием. Они устойчиво детонируют даже после 4-х часового пребывания под непроточной водой на глубине 1 м, но уплотняются в шпурах несколько хуже. Критический диаметр этих ВВ в бумажной оболочке 70-110 мм, а в стальной оболочке - 15-25 мм.
В 70-х годах XIX в. в Англии и Швеции появился ряд патентов на взрывчатые вещества, изготовленные на базе нитрата аммония, сенсибилизированного нитроглицерином. Это были первые детониты (табл. 12). Вскоре их выпуск был налажен в России. Сравнительно невысокая температура взрыва таких смесей (1450-1850°С) позволила использовать их вместо первичных динамитов в горном деле вплоть до 60-х годов XX в.
Некоторые из них применялись в качестве антигризутных средств (сост. 136-157): гризутины, гризутцты, гризутиндннамиты, антигризутины Арендонка, форсисты и другие.
По содержанию нитроглицерина они подразделялись на пластовые (сост. 136-141), например, лигнамиты, грицелиты (сост. 138),
58
Часть 1. Опасное знакомство
и более мощные скальные (сост. 142-149), в частности, толамит, усиленный динитроголуолом (сост. 144).
Таблица 12. Составы некоторых бетонитов, гризутиндинамитов и аммонитов
\ № % \
136
137
138 j 139
140 } 141
142
143
144
145
146
147
148
149
Гризутиндинамиты
Пластовые
Скальные
Г'рмцелмт
Лигнамит
3»
я
с;
С
1—1
Калия нитрат
5
5
5
6
Натрия нитрат
30
Натрия хлорид
15
19
1
Аммония нитрат
87,5
82.5
86
59
60
76,5
70
65
61
75
68
32
30
23
Аммония оксалат
10
5
Бария сульфат
1,3
Динптротолуол
9.5
Нитроцеллюлоза
0.5
0,5
0,5
0,5
0,5
0.5
1
1
1
1
1
0.5
0,7
4
Динитроггликоль
9.4
Нитроглицерин
12
12
12
9,5
9,5
8,6
29
29
27
24
30
29.5
27
71
Уголь древесный
Е
2
Древесная мука
1,5
6
6
1.5
2
Ржаная мука
17
Вазелин
3
Мыло
10
150
151
152
153
154 | 155
156
157
158
159 | 160
161
162
Детониты
Аммониты
Калия нитрат
34
33
Калия хлорид
15
Натрия хлорид
15
20
21
20
Аммония нитрат
67
60
70
68
80
77
80
62
80
64
34
65
35
Аммония сульфат
9
Аммония хлорид
15
20
Бария сульфат
7
Тринитротолуол
12
12
15
17
6
12
Нитроцеллюлоза
5
20
Нитроглицерин
10
10
6
9
10
3
4
25
Тетрил
!
Уголь древесный
12
Древесная мука
8
10
8
10
3
Ржаная мука
4
9
Декстрин
8
Г лава 3. В помощь огородника
59
Таблица 12. Продолжение
—
%
163 | 164 ] 165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
Аммониты
Кадия нитрат
24
29,5
Калия перхлорат
6
Натрия нитрат
33,3
Натрия хлорид
5
10
20,2
15
2!
Аммония нитрат
66
76
89
66
8!
78
85
34,3
88
61
47.5
57
38,5
Аммония хлорид
14
18.5
22
Тринитротолуол
15
16
5
15
17
8
15
12,2
8
15
10
15
10
Нитронафталин
4
Графит
7
Ржаная мука
6
9
2
9
Древесная мука
2
Кальция силицид
14
% '
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
Аммониты
Калия нитрат
35
33
Аммония нитрат
75
30
89
88
78
70
75
55
70
72
35
78,5
Аммония оксалат
1
Аммония хлорид
20
20
Аммония пикрат
30
Тринитротолуол
20
15
10
10
22
Тетрил
28
12
21.5
ТЭН
10
Гексоген
15
42
Динитробензол
50
Графит
2
Алюминий
5
20
Кальция стеарат
3
Состав подобных гризутинов усложнялся добавкой летучих солей (карбониты, гелигниты), древесной и ржаной муки (секурофор, фламмивор) или нитроклетчатки (гремучие студни, сост. 149) для повышения физической стабильности. Для снижения температуры замерзания в некоторые Гризутиндинамиты вводят динитрогликоль (сост. 141).
Неуживчивый характер, низкая физическая стабильность и сложность хранения подобных составов способствовали их полному вытеснению простейшими ВВ.
В 1884 г. во Франции П. Фавье разработал предохранительные взрывчатые вещества для угольных шахт на основе аммиачной
60
Часть 1. Опасное знакомство
селитры и моно-, ди - или тринитронафталина (вещества типа «N», безопасные пороха Фавье, тринафтиты, нафталиты, гризуниты). Несколько позже производство этих «порохов» было развёрнуто в России (табл. 13).
—Составы Фавье активно выпускались в рассыпном виде действительной плотностью 1,4, гравиметрической (насыпной) плотностью 0,65, влажностью 0,2%, с числом зёрен 1200 на 1 г, а также в виде прессованных патронов, парафинированных снаружи и с каналом для детонатора.
По характеру применения в рудниках состав Nn°lb назывался «скальный гризунафталит— roche» или «динафтит» (сост. 195). Смеси Nn°4 - пластовый гризунафталит (сост. 197) и Nn°5 - тринафталит (сост. 198) употреблялись в угольных шахтах. Наиболее сильный порох Фавье Nn°lCbiS (гризунит cuche) под именем «шнейдерига» использовался для запрессовки артиллерийских снарядов (сост. 191). Его взрывное разложение протекает по уравнению:
19NH4N03 +? —> 10СО2 + 41Н20 + 20N2 V0= 912 л/КГ, t = 2163°С, f = 8405 кг/см2, Р = 415 т/м, при скорости детонации - 5,5км/с.
Таблица 13. Нафталиты, гризуниты, аммониты и аммоналы
ведущих стран мира
г
% \
Франция
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
Взрывчатые вещества Фавье
Нитрат 0
Нитрат 0а
Нитрат 0Ь
Нафталит lc bis Шнейдерит
<
2C
%
Г4
Гризунафталит lb roclic
Тринафтит 3
Г гризунафталит пластовый 4
О.
£
Калия нитрат
5
5
5
Натрия нитрат
18
37.5
58
Аммония нитрат
79
88,5
87.5
95.5
88
67
44
91,5
15
90
86,5
Тротил
2!
6,5
12,5
Мононитронафталин
15
18.5
Динитронафталин
12
8,5
8,5
Тринитронафталин
4.5
27
5
Древесная мука
Глава 3. В помощь огороднику
61
Таблица 13. Продолжение
62
Часть 1, Опасное знакомство
Количество гремучей ртути в детонаторе, необходимое для надёжного взрыва нафталитов быстро увеличивается по мере прессования патронов. Так, составы № 1А и 1C при плотности 1,0 легко взрываются посредством капсюля, содержащего 0,75 г гремучей ртути, а при плотности 1,25 требуется уже 2 г этой соли. Поэтому, для верной детонации порохов Фавье применяют гремучертутные детонаторы в 1,5-2,0 г.
Все нафталиты нечувствительны к удару. Так, например, наиболее мощные сорта 1C (шнейдерит, сост. 202) и 1В (сост. 195) не взрываются даже при падении на них стального груза весом 4 кг с высоты 1 м. Кроме того, они не чувствительны к температурным колебаниям, без ущерба переносят заморозки, благодаря нему имеют явные преимущества перед динамитами, не уступая им по силе действия. Взрывной потенциал сортов от №1 до №4 постепенно падает.
Шнейдерит представляет собой стехиометрическую смесь аммиачной селитры с динитронафталином. По детонационным характеристикам он близок к динамиту с содержанием нитроглицерина 75%. При этом теплота его взрыва составляет 4100 кДж/кг. Отсутствие токсинных газов и низкая температура взрыва (для гризунита roche - 1875°С и couche - 1445°С) в своё время сделали эти составы очень удобными для подземных взрывных работ.
Однако массовое применение подобных ВВ ограничивалось низкой насыпной плотностью, что требовало объёмных буровых скважин, а твёрдая консистенция патронов затрудняла заполнение шпуров. Кроме того, составы оказались весьма чувствительны к содержанию влаги. Уже 1% поглощённой воды достаточно, чтобы крайне ограничить их детонацию.
Главный недостаток шнейдерига, применяемого для военных целей, оказался в очень незначительной разнице между плотностью закладки в снаряд (во избежание смещения при выстреле) и предельной плотностью заряда.
Глава 3. В помощь огороднику
63
64
Часть 1. Опасное знакомство
Вплоть до появления гранулированных простейших ВВ
эти порошковые составы были лидирующими в арсенале
горнодобытчиков. В
их числе: секурит, донарит, робурит
(Германия); нитраммонит (Румыния); аматол (США); балканит, перник (Болгария); паксит (Венгрия); баэлинит (Бельгия); паудер (Англия); нитраты Nn°Oa
и Nn°Ob (Франция); отечественный аммонит 6ЖВ и другие.
Некоторые аммониты (нитрат Nn°31R, Франция, сост. 200) содержат пентолит - сплав тротила с ТЭНом (тринитропентаэритритом).
Одним из путей повышения энергоёмкости аммонитов является введение в их состав алюминия или более дешёвых металлических
65
порошков, содержащих кремний: ферросилиций и силикокальций (аммоналы и пермоналы). Например, болгарский аммонит ФС в качестве горючего содержит ферросилиций и характеризуется теплотой взрыва 6130 кДж/кг, скоростью детонации 3,5 км/с (при d = 1,1), критическим диаметром 9 мм.
Для подрыва крепчайших пород до середины 80-х годов XX в. выпускался отечественный прессованный скальный аммонит №1, сенсибилизированный гексогеном. Этот продукт отличается повышенной бризантностью, при относительной плотности 1,5 скорость его детонации достигает 6,0 км/с.
Введение в аммониты и аммоналы 6-15% гексогена (сост. 182, 183) или ТЭНа (сост. 181) позволяет уменьшить их критический диаметр до 4 мм, что используется для контурных взрывов.
Современные порошкообразные аммониты и аммоналы используют в основном в патронированном виде для вторичного инициирования более удобных в работе гранулированных и водонаполненных ВВ.
Отечественный вариант порошкообразных аммонитов выпускаются только в водоустойчивом варианте на базе гидрофобией аммиачной селитры ЖВК.
Так, аммонит 6ЖВ представляет собой бинарную смесь аммиачной селитры с тротилом, в аммонал М-10 входит алюминиевый порошок, а в скальный аммонал №3 добавлен гексоген. Скорость их детонации составляет 3,6-4,8 км/с, а критический диаметр при насыпной плотности 8-13 мм.
Тонкодисперсная структура порошкообразных аммонитов, с одной стороны, обусловливает их более высокую детонационную способность: для подрыва достаточно капсюля-детонатора. Однако возникают многочисленные проблемы в процессе их эксплуатации. Так, при хранении эти составы постепенно слеживаются, что приводит
66
Часть 1. Опасное знакомство
к резкому падению взрывчатых свойств. Подобные вещества мало пригодны для механизированной закладки: они пылят и, главное, чувствительны к механическим воздействиям. Наконец, они не подходят для обводнённых скважин: плохо тонут, флотируют, флегматизируются водой.
Избежать этих недостатков позволяют гранулированные аммониты: граммониты, граммоналы и гранитолы. На сегодня установлено, что при подрыве скважин диаметром свыше 150 мм нет особой разницы в скорости детонации мелкодисперсных и гранулированных взрывчатых составов.
До недавнего времени выпускалось несколько марок отечественных граммонитов с содержанием тротила 21-70%. В настоящий момент производится только граммонит 79/21 (бывший аммонит №6, только в гранулированном виде), представляющий механическую смесь аммиачной селитры с чешуйчатым тротилом. Состав сохраняет детонационную способность при содержании в нём до 25% воды. Скорость его детонации 3,2-4,6 км/с при плотности 1,0- 1,35 (чаще 4,2 км/с), а теплота взрыва 4000 кДж/кг. Причём, при содержании в нём до 10-12% воды эффективность взрыва даже возрастает. Гранулирование этого продукта приводит к усилению его бризантных свойств: в тесте на обжатие свинцового цилиндра деформация возрастает с 14-18 мм до 20-25 мм.
Граммоналы представляют собой гранулированные аммоналы. Хорошо зарекомендовали себя гранитолы - водоустойчивые составы, в которых гидроизоляция аммиачной селитры достигается в результате образования эмульсии окислителей в тротиле в присутствии поверхностно-активных веществ.
Отечественные гранитолы марки «1» и «7А», содержащие алюминий, без ущерба выдерживают длительное пребывание под водой. Скорость их детонации 5,0-5,5 км/с.
Ещё в начале XX в. было установлено ингибирующее действие некоторых веществ на реакцию взрывного окисления рудных газов. Вначале этот эффект был обнаружен у солей щелочных металлов. В числе современных добавок с подобным действием хлорид, нитрат и формиат натрия; хлорид, сульфат и оксалат аммония; сульфат бария и другие соли. Их антигризутное влияние связано как с пони-
Глава 3. В помощь огороднику
67
жением температуры взрыва, так и прямым пламегасящим действием, что позволило создать на базе аммиачной селитры целый арсенал предохранительных ВВ (табл. 14).
Таблица 14. Предохранительные ВВ ведущих стран на основе
аммиачной селитры
68
Часть 1. Опасное знакомство
Отечественные предохранительные аммониты, в основном
состоящие из смеси аммиачной селитры, тротила и обычной поваренной соли, представлены марками АП-5ЖВ и Т-19. Температура
взрыва этих составов достигает 2230-2520°С, теплота взрыва -3410-
3500 кДж/кг, скорость детонации при относительной плотности 1,0-
1,2 составляет 3,6-4,6 км/с, критический диаметр - 10-12 мм. В своё
время для этих целей активно применялся предохранительный
аммонит ПЖВ-20 (сост. 226).
Бризантность угленитов марок Э-6 и 12-ЦБ, сенсибилизированных нитроэфирами, и ионитов, в которых аммиачная селитра
заменена натриевой, в 2-3 раза ниже, но они имеют более низкую
температуру взрыва (1790°С), что делает их безопаснее в загазованных шахтах.
Несмотря на внушительные детонационные характеристики
нитрат аммония можно заставить гореть поспокойнее. Так, он применяется в качестве реактивного смесевого горючего в некоторых
системах твердотопливных ракет (например, Полярис или Fillips
petrol, сост. 1687).
Кстати, родной брат аммиачной селитры нитрит аммония
очень взрывоопасен и легко разлагается со взрывом на азот и воду
при быстром нагревании выше 60°С.
В производстве взрывчатых веществ нитрит аммония обычно не применяется из-за высокой склонности к самодетонации, зато он успел не раз подшутить над изучавшими его химиками.
вах водой. Результаты превзошли все ожидания, ну прямо как каша из топора.
Так, на основе всё той же аммиачной селитры и воды появился целый класс высокоэффективных бризантных композиций - водосодержащих взрывчатых веществ (ВВВ). В качестве жидкого наполнителя и пластификатора они включают водные гели с раствором аммиачной селитры (табл. 15).
Таблица 15. Промышленные водосодержащие ВВ
Это позволяет почта вдвое увеличить относительную плотность подобных составов (1,5-1,6), придать им водоустойчивость и теку
охоже, кто-то и впрямь поверил, что «капля камень точит» и решил заполнить все пустоты в сыпучих взрывчатых вещест-
70
Часть I, Опасное знакомство
честь для механизированной загрузки по трубопроводам, а также снизить чувствительность к механическим воздействиям.
Акватолы представляют собой плотные устойчивые суспензии, твёрдой фазой которых служит смесь гранулированной аммиачной селитры с гранулотолом или алюмотолом. Гелевая фаза представлена насыщенным раствором аммиачной селитры в сочетании с натриевой или кальциевой, повышающих концентрацию окислителя. Раствор загущается гуаргамом (гуаром), крахмалом либо солями карбоксиметилцеллюлозы и структурируется сшивающими реагентами.
В числе таких отечественных составов акватол Т-20, ифзаниты и разливающиеся в горячем виде ВВВ марки ГЛТ.
Карботолы - ВВВ, застывающие после заливки в скважину. Представляют собой низкоплавкую смесь аммиачной селитры и карбамида, усиленную тротилом. Содержат водный раствор солей карбоксиметилцеллюлозы, «прошитый» бихроматами. Они не чувствительны к механическому воздействию, в том числе даже при нагревании, и могут без ущерба находиться в скважине под водой в течение месяца.
Их взрыв обеспечивается мощным промежуточным детонатором и протекает по уравнению:
Глава 3. В помощь огороднику
71
3NH4NO3 + CO(NH2)2 —> СОз + 4N2 + 8Н20 V0= 968 л/Кг, Q = 3810 КДж/кг
Отечественный карботол марки ГЛ-15Т включает гранулотол. Карботол ГЛ-10В усилен алюминиевым порошком. А карботол ФТ-10 содержит ферросилиций. Их приготовляют на месте подрыва из отдельных компонентов.
Акванал А-10 представляет собой смесь металлизированной фазы (мелко дисперсного алюминия или ферросилиция) с насыщенным раствором аммиачной селитры и изготовляется на месте применения. От других ВВ отличается рекордно большим Критическим диаметром детонации до 300 мм.
Акваниты раздельного заряжания сочетают достоинства гранулированных и водосодержащих ВВ. Отечественные сорта представлены марками АРЗ-8Н и АРЗ-8Н. Они применяются в подземных условиях. Состоят из смеси аммиачной селитры, алюминиевого порошка, воды и загустителя. Приготовляются по эмульсионной технологии и выпускаются в виде гранул, которые пластифицируются водой в процессе пневмозарядки.
Арсенал подобных импортных ВВВ очень внушительный:
- шведские реолиты и реомекс А (усилены алюминием);
- канадские аквамексы, нитрексы, гидромексы и повергел (отличаются хорошей текучестью, скорость детонации 3,5-5,2 км/с при плотности 1,25-1,58);
- американские пастообразные товексы, сларриты, сларан, трогелы, слары и гелеобразные карбогелы, усиленные перхлоратами (скорость детонации 3,4-6,8 км/с при плотности 1, М,5, Q = 2770-5710 КДж/Кг);
- польский ватергел (скорость детонации 4,5 Км/с при плотности 1,4, Q = 3650 КДж/Кг);
- венгерские габброзиты пластичные (d = 1,4-1,6) н суспензионные (d = 1,3-1,4) (сенсибилизированы тротилом, устойчиво детонируют в скважинах диаметром 50-120 мм, Q = 3280- 4120 кДж/кг);
- немецкие хабластиты (детонационная чувствительность повышена введением в состав нитрита натрия).
Эмульсионные ВВ (эмулиты, эмуланы, кемиты, реогели) сегодня являются, пожалуй, наиболее перспективными для горнодо-
72
Часть 1. Опасное знакомство
бывающей промышленностью. Они представляют недорогие, водоустойчивые эмульсии водных растворов аммиачной селитры, усиленной натриевой или кальциевой, с нефтепродуктами (ДТ, мазутом, нефтяными маслами или парафином). Для повышения детонационной чувствительности в них вводят микропузырьки воздуха в полимерной оболочке. В качестве эмульгаторов используют поверхностно активные соли жирных кислот, эфиры сорбита, полимерные оКсазолины, полиэтиленоксиды или полиэтиленгликоли.
Отечественные мазутсодержащие эмулиты имеют относительную плотность 1,2-1,3 и характеризуются скоростью детонации 4,9-5,2 Км/с. Теплота их взрыва 3500-4100 кДж/кг, а Критический диаметр открытого заряда 29 мм. Они устойчиво детонируют от обычного капсюля-детонатора.
Глава 4. Динамит - это звучит гордо
4.1. Дело не в шляпе
сли бы в своё время итальянский химик А. Сомбреро (Собреро) перепутал и вместо азотной кислоты взял в реакцию фосфорную, из него получился бы неплохой фармацевт, и он стал бы
первооткрывателем препарата «глицерофосфат», применяемого при истощении организма. В
Конце концов, лучше бы
он изобрёл знаменитую
шляпу. Однако судьба
распорядилась иначе и
именно он в 1846 г. в лаборатории Пелуза синтезировал самое известное взрывчатое вещество тринитроглицерин (знаменитый нитролеум
или просто нитроглицерин).
В медицинской практике в качестве сердечно-сосудистого средства нитроглицерин, по-видимому, стал применяйся после того, как его изобретатель с болью в сердце понял, что жить остался случайно.
Кстати, если, не дай бог, у Вас начинается приступ стенокардии, а в аптеку идти далеко, Вы можете синтезировать нитроглицерин даже на собственной кухне.
Из многочисленных способов получения этого чудесного продукта (Нобеля, Коппа, Натана, Шмида, БуТми-Фоше и др.) заслуживает внимания «кухонный универсальный №1». Правда, метод Бут- ми-Фоше (1872), включающий предварительную стадию образования глицеринсерной кислоты тоже заслуживаеТ внимания, но после сокрушительного взрыва в Дембере (Англия, 1882) я бы его Вам не советовал.
С момента изобретения нитроглицерина заводы по его производству с поразительной настойчивостью один за другим долгое время взлетали на воздух.
74
Часть 1. Опасное знакомство
И не забывайте очень важный момент: в этом синтезе можно использовать только чистые реактивы!
Глава 4. Динамит —это звучит гордо
75
При соблюдении температурного режима и осторожном помешивании минут через 20 нитроглицерин сформируется в верхней часта цилиндра, так как его удельный вес (—1,6) несколько меньший, чем у нитрующей смеси (>1,7). С помощью пипетки аккуратно перенесите его в колбу с охлаждённой водой. В этом случае он осядет на дно, а не прореагировавший глицерин и его моно- и диниграты растворятся.
Основной продуют реакции, тяжёлую маслянистую жидкость, тщательно промойте раствором пищевой соды, а затем водой до отрицательной реакции на синей лакмусовой бумаге. Примеси кислоты плохо влияет на стабильность нитроглицерина, ведь это сложный эфир.
Выделенный продуют лучше сушить не над газовой печкой, а в эксикаторе над серной кислотой. Для очистки на производств его дополнительно кристаллизуют из охлаждённых (0°С) спиртов.
Для проверки: капля чистого нитроглицерина на металлической пластинке сгорает светлым голубовато-зелёным пламенем, выделяя окислы азота.
В присутствии дифениламина и концентрированной серной кислоты нитроглицерин, Как и все нитропроизводные, даёт синее окрашивание.
Качественный нитроглицерин должен выдерживать пробу Абеля: при 65°С не должна окрашиваться йод-крохмальная бумага от выделяющихся при разложении окислов азота.
В своё время (1872) французские химики-изобретатели Бутми и Фоше предложили оригинальный способ уменьшить саморазогревание в синтезе нитроглицерина и предложили предварительно готовить две смеси: сернокисло-глицериновую и серно-азотнокислую. Далее их смешивали в охлаждённом виде, при этом, время основной
76
Часть 1. Опасное знакомство
реакции растягивалось на сутки. Этот метод срочно внедрили в Вонже (Фракция), Намюре (Бельгия) и Дембере (Англия). Как показала практика, даже низкий выход конечного продукта не смог гарантировать безопасность такого синтеза. Длительный контакт образующегося нитроглицерина с агрессивной средой многократно увеличивал опасность его спонтанного воспламенения, что и привело к очередной серии производственных взрывов.
Важным моментом для повышения безопасности синтеза нитроглицерина стало применение продувания реакционной массы сжатым воздухом. Такая операция впервые была внедрена на фабрику Мовбрея в Массачусетсе и хорошо себя зарекомендовала.
С 1880 г. большинство нитроглицериновых заводов перешло на так называемый метод Нобеля, в основе Которого лежит проверенный и надёжный наш «кухонный универсальный №1».
Это аномальное вещество имеет сразу две температуры плавления 13,5°С и 2,9°С для стабильной и лабильной Кристаллической модификации. Относительная плотность его в жидком состоянии 1,60115 и 1,59320, удельный вес кристаллов 1,735. Продукт склонен к переохлаждению. Кристаллы лабильной модификации имеют триклинную форму, стабильной - бипирамидально-ромбическую. Нитроглицерин легко переходит из лабильного состояния в стабильное при повышении температуры на 10°С.
Нитроглицерин детонирует при ударе (особенно между железными предметами), быстром нагревании выше 200°С или от прикосновения раскалённого предмета:
при этом из 1 кг Нитроглицерина образуется 100 л газообразных веществ.
Замечено, что его склонность к детонации на удар значительно сжижается при использовании в производстве оборудования из свинца или меди.
Шамийои первым исследовал температурную деструкцию малых количеств нитроглицерина: при 185°С он активно выделяет бурые пары, при 194°С - медленно улетучивается, при 200°С - быстро испаряется, при 218°С - быстро сгорает, при 241°С - трудно
впрочем, кони в свое время установил, что от удара нитроглицерин детонирует на порядок: мощнее, чем на раскалённой металлической пластинке, где взрыв может иметь вид слабой вспышки.
Более коварно поступает нитроглицерин, нагреваемый не по каплям, а в массе. Его разогревание до начала кипения (~180-184°С) заканчивается мощным взрывом.
Вопреки сложившемуся мнению, нитроглицерин воспламеняется трудно.
Зажжённый нитроглицерин постепенно сгорает, пока температура массы не превысит 180°С и не прогремит взрыв!
Нитроглицерин является одним из наиболее могучих ВВ. Он имеет положительный кислородный баланс (+3,5%). Скорость его детонации достигает до 7,7 км/с, хотя известны низкоскоростные режимы его взрыва, не превышающие 1,5 км/с. Теплота взрыва нитроглицерина 6220 кДж/ кг, а работоспособность в свинцовой бомбе (проба Трауцля)550 мл. Его детонацию вызывает груз
массой 2 кг, падающий с высоты всего 4 см.
замерзший нитроглицерин почти в 1-1U раз менее чувствителен к удару, но очень капризно переносит трение и потому ещё более опасен. Лучшим средством для его надёжной детонации является капсюль с гремучей ртутью (0,1-0,3 г для жидкого и 1-2 г для замороженного). Именно в твёрдом состоянии нитроглицерин развивает рекордную скорость детонации 9,15 км/с.
Он хорошо растворяет в себе некоторые органические вещества, например, камфору и «растворимый пироксилин» (коллодий). Благодаря этому ценному качеству и прекрасным горючим характеристикам нитроглицерин широко применяется в производстве современных видов пороха и твёрдого ракетного топлива.
Нитроглицерин в большой дозе проявляет ядовитые свойства. Свободно впитываясь через кожу, он вызывает головокружение и сильную головную боль, устранить которую можно только чашкой крепкого кофе, желательно с анальгином. Интересно, что бывалые рабочие переносят контакт с коварной жидкостью безболезненно. А вот с дозой более 10 г, принятой внутрь, как известно, пока не справился никто. 4
4.2. Крутые заменители тосола
ывает же такое, живёшь рядом, сталкиваешься каждый день, а
об истинных героях жизни и не догадываешься. Также и в химии
Наверное, не все знают, что этиленгликоль, простейший двухатомный спирт, водный раствор которого используется в качестве антифриза (тосола) для автомобилей, служит основой для производства очень грозного ВВ нитрогликоля.
Глава 4, Динамит - это звучит гордо
79
Получают это вещество, приливая этиленгликоль к нитрующей смеси из концентрированной серной и азотной кислоты. Если реакция протекает бурно, то образуется щавелевая кислота, употреблять которую в пищу я не рекомендую.
Теплота его взрыва 6640 кДж/кг, работоспособность в свинцовой бомбе 650 мл, максимальная скорость детонации 7,4 км/с. Как видим, это мощнейшее ВВ превосходит знаменитый нитроглицерин по уровню энергии взрыва на 7%, по фугасному действию на 18%, обладая меньшим критическим диаметром и проявляя в 5 раз меньшую чувствительность к удару. Взрыв вызывает гиря массой 2 кг, случайно падающая на нитрогликоль с высоты 20 см.
Продукт обладает токсичным действием, при хореическом контакте может вызывать поражение нервной системы.
Нитрогликоль используют как компонент трудно замерзающих динамитов. Однако, более высокая, чем у нитроглицерина, летучесть ограничивает его широкое применение.
Взрывное разложение нитрогликоля соответствует его полному сгоранию (кислородный баланс 0%):
80
Часть 1. Опасное знакомство
Менее летуч нитродигликоль, входящий в состав многих взрывчатых веществ, например, угленитов и детонитов отечественного производства.
Получают нитродигликоль нитрованием диэтиленгликоля (дигликоля). Теплота его взрыва 3980 кДж/кг. Кислородный баланс нитродигликоля -40,8%, поэтому при взрыве он сильно коптит. Его работоспособность в свинцовой бомбе 425 мл, то есть, по фугасным
характеристикам он занимает промежуточное положение между гексогеном и октогеном.
Чувствительность нитродигликоля к механическим воздействиям на несколько порядков ниже, чем у «близких родственников»: детонацию вызывает груз массой 2 кг, падающий с высоты 180 см.
Взрывчатые свойства также проявляют динитропроизводные
глицерина, причем, в отличие от своего знаменитого родственника они малочувствительны к механическим воздействиям. Эти вещества обладают более скромными детонационными характеристиками, однако широко применяются при изготовлении морозостойких ВВ. За способность растворять пироксилин их часто используют в технологии бездымных порохов и коллоидных видов твёрдого ракетного топлива.
В начале XX в. для изготовления «незамерзающих» динамитов широко использовался динитроглицерин. Однако следует иметь в виду, что этот продукт склонен к гидратации. Приготовленный на его основе динамит со временем поглощает из воздуха до 3% воды, что повышает температуру его промерзания и может стать причи-
Глава 4. Динамит - это звучит гордо
81
Динитроглицерин малочувствителен к удару и его приготовление относительно безопасно, если Вы не додумаетесь в качестве мешалки использовать детонатор.
Он легче тринитроглицерина желатинизирует нитроклетчатку, что позволяет получать стабильную пластинную массу, содержавшую 75% пироксилина и 25% динитроглицерина. В связи с этим полезным свойством динитроглицерин применяется для изготовления современных бездымных порохов.
Известно, что иитроэфиры низших спиртов также обладают взрывчатыми свойствами. Из них наибольший интерес представляют метилнитрат и этилнитрат, способные детонировать от капсюля,
82
Часть 1. Опасное знакомство
при нагревании и даже при механическом ударе. Взрывоопасны даже пары этих соединений.
Механическая чувствительность метилнитрата несколько выше, однако оба эфира менее чувствительны к удару, чем нитроглицерин. Метилнитрат - очень мощное бризантное вещество, превосходящее гексоген, имеет внушительные взрывные характеристики V0 = 869-875 л/Кг, Q = 6690 кДж/л, t = 2809°С, f = 10511 Кг/см2, Р = 603 т/м. Его Фугасность в бомбе Трауцля составляет 657 мл. Более низкая вязкость метилнитрата в сравнении с нитроглицерином обуславливает при слабой оболочке его большую бризантность. Метилнитрат имеет отрицательный кислородный бал
В промышленных условиях реакцию провидят в избытке метанола. Отгоняя в конце синтеза лёгкие фракции, получают раствор метилнитрата в метаноле. Эта взрывчатая жидкость, содержащая 72- 75% метилнитрата, получила вполне миролюбивое название «Ми- роль». Она менее чувствительна к встряске, зато при относительной плотности 1,06 скорость её детонации достигает 6,3 Км/с, объём газообразных продуктов взрыва составляет 1075 л/Кг, теплота взрыва 4620 кДж и Фугасность - 370 мл.
4.3. Манна небесная для военных целей
Посылая на землю манну небесную, всевышний справедливо полагал, что страждущие с её помощью утолят голод. Однако люди пошли на много дальше и приготовили из этого вещества взрывчатку.
В 1843 г. Демонт и Менар синтезировали полный азотистый эфир шестиатомного спирта маннита - гексанитроманнит.
Наиболее подробно исследовал это сильнейшее взрывчатое вещество профессор Н.В. Соколов, Который даже предложил заменить им гремучую ртуть в Капсюлях.
Для приготовления этого грозного продукта лучше использовать чистый маннит. Он применяется в медицине в качестве компонента косметических средств. Можете воспользоваться так называемой «манной» — наплывами из застывшего сока на ясене или, ещё лучше, платане, которые содержат 50-90% маннита.
В малых количествах нитроманнит вначале плавится, а затем взрывается. Однако, нагреваемый в массе, как и большинство ВВ, детонирует без предупреждения. На свету при повышенной влажности, а также при длительном нагревании выше 50°С он постепенно разлагается, выделяя окислы азота. От удара молотом нитро- маннит детонирует с сильным взрывом.
Исследования Н.В. Соколова, Бертло, Вьеля и Сарро показали, что это вещество имеет очень внушительные взрывные характеристики. Учитывая высокую спорость детонации (6,9-7,8 Км/с), нитроманнит практически не уступает нитроглицерину:
84
Часть 1. Опасное знакомство
Его взрывное разложение протекает с положительным кислородным балансом, поэтому добавление к реагирующей массе некоторых горючих веществ позволяет усилить фугасное действие.
Капсюля с прессованным гексанитроманнитом по силе передаваемого импульса не уступают гремучертутным и заряда в 1-2 г достаточно для устойчивой детонации пироксилина. Однако, высокая механическая чувствительность и, порой, ненадёжность таких капсюлей ограничивают их промышленное изготовление, а также ВВ на основе гексанитроманнита.
4.4. Осторожно, ТЭН
Четырёхатомный спирт эритрит, который содержится в некоторых водорослях и лишайниках, нашёл применение не только для изготовления эмульгаторов и быстро высыхающих масел, но и для получения детонирующих при ударе и нагревании нитроэфиров.
Значительно большую популярность приобрёл его ближайший
гомолог тетранитропентаэритрит - знаменитый «ТЭН». Это мощнейшее бризантное ВВ синтезировали Толенс и Виган (1894) через
стадию образования пентаэритрита, Конденсацией формалина с ацетальдегидом в щелочной среде, и последующим нитрованием продукта концентрированной азотной кислотой.
ТЭН более чувствителен к механическому воздействию, чем гексоген или октоген, но в отличие от них более стабилен при хранении. Чистый продукт мало чувствителен к трению, зато надёжно реагирует на удар. Его устойчивая детонация достигается взрывом 0,03 г азида свинца или 0,17 г гремучей ртути. Температура вспышки ТЭН-а 205-225°С, Q = 5760 КДж/Кг, скорость детонации 6,11 Км/с (d 1,17), 7,52 Км/с (d 1,51), 8,35 Км/с (d 1,72).
Для получения ТЭНа нужна самая малость - найти пентаэритритовый спирт, Который К тому же обладает наркотическим действием
86
Часть 1, Опасное знакомство
Дело в том, что при хранении больших количеств плохо стабилизированного ТЭНа возможно его спонтанное разложение. Выделение окислов азота сопровождается повышением температуры и заканчивается взрывом.
Малый Критический диаметр детонации (1-1,5 мм) позволяет использовать ТЭН для изготовления детонирующих шнуров, снаряжения капсюлей-детонаторов в Качестве вторичного заряда, промежуточных детонаторов, а также в производстве пластифицированных ВВ. Капсюля-детонаторы на его основе обладают значительно большей инициирующей способностью, чем гремучертутные или
Глава 4, Динамит — это звучит гордо
87
азидотетриловые, однако из-за высокой чувствительности в чистом виде ТЭН для снаряжения боеприпасов применяется ограниченно.
Сплав Тетранитропентаэритрита с Тринитротолуолом, пенталит, широко применяемый в США, очень мощное бризантное ВВ. Его используют в боеприпасах и промежуточных детонаторах для подрыва аммонитов.
Следует иметь в виду, что это токсичное вещество вызывает раздражение
верхних дыхательных путей, гиперемию (покраснение) кожи и слизистой
оболочки.
ТЭН является неотъемлемым компонентом многих сосудорасширяющих
препаратов (эринит, нитропентон, нитринал), которые, как Вы уже догадались, также обладают бризантным действием. Если
Вам не удалось воспользоваться пентаэритритом, то
уж приобрести в аптеке
эти лекарства можно без
рецепта.
88
Часть 1, Опасное знакомство
академик Петербургской академии наук Николаи Николаевич Зинин (1812-1880) и поручик артиллерии, а впоследствии генерал-лейтенант Василий Фомич Петрушевский (1829-1891) первыми в мире предложили нитроглицерин для артиллерийского снаряжения. Один из удачных составов динамит Петрушевского (сост. 254, табл. 16), в качестве абсорбента (поглотителя) содержал пористый минерал магнезит (MgCO3) и отличался высокой стабильностью и безопасностью в обращении. Он не взрывался от умеренного удара, трения и даже зажигания, но стабильно детонировал от небольшого количества гремучей ртути в металлическом капсюле. Кроме того, его химическая устойчивость при хранении оказалась значительно выше, чем свободного нитроглицерина, так как карбонат связывает спонтанно выделяющиеся окислы азота.
Только за 1866 г. в России было произведено 3000 кг нитроглицерина. На вооружении русской армии уже появились снаряды с десятикилограммовой нитроглицериновой начинкой, когда химик- инженер Альфред Нобель, прошедший накануне в Петербурге стажировку у Н.Н. Зинина, получил патент (1864) на способ изготовления нитроглицерина в качестве взрывчатого вещества.
адо сказать, что слава - достаточно тяжёлое испытание для людей, мимо Которых она прошла незаслуженно. В 1853 г.
Глава 4. Динамит — это звучит гордо
89
В 1867 г. А. Нобель
использовал более удачный наполнитель для
нитроглицерина аморфный кремнезём «Кизельгур» - продукт отмирания диатомовых водорослей (радиолярий). Этот минерал чаще
встречается под названием «инфузорная земля», а на тот момент
времени он в огромных
количествах разрабатывался в Ганновере.
Альфред Нобель, вооружившись глубокими познаниями, сумел раскрыть свой огромный организаторский талант, лишь переехав на историческую родину, создав в Швеции, Германии и Англии империю заводов по производству взрывчатых веществ.
Поначалу, когда использование чистого нитроглицерина вследствие многочисленных несчастных случаев было запрещено в большинстве стран мира, А. Нобель предложил для его хранения и транспортировки использовать раствор в древесном спирте, нечувствительный к механическим воздействиям. Перед взрывными работами нитроглицерин осаждали водой.
По исследованиям Кизельгур на 95% состоит из двуокиси кремния, а одна его весовая часть впитывает четыре части нитроглицерина. По технологии кизельгур прокаливали до 500°С для выжигания примесей, при этом содержание кремнезёма повышалось до 98%. Измельчённый и просеянный продукт смешивали в
90
Часть 1. Опасное знакомство
просвинцованных деревянных ящиках с нитроглицерином и набивали в пергаментные патроны диаметром 2,5 см и 5 см. В качестве химического стабилизатора добавляли обезвоженную соду.
Нормальный кизельгур-динамит Нобеля №1 (сост. 255) содержал 75% нитроглицерина, имел пластичную тестообразную консистенцию, жирную на ощупь, чаще красновато-бурого цвета из-за присутствия солей железа в поглотителе. Его удельный вес колебался в пределах 1,59-1,65 (V0 = 535 л/кг, Q = 4632 кДж/кг, t = 2940°С, спорость детонации 5,0-6,0 Км/с).
При хранении в оптимальных условиях (без перегрева и промерзания) такой динамит без существенных изменений хранится десятилетиями, необходимо только периодически контролировать его качество пробой Абеля на нитроглицерин.
Динамит легко выдерживает умеренное нагревание и даже при 100°С начинает разлагаться только через час.
На открытом воздухе патроны при местном поджоге медленно сгорают без взрыва синеватым пламенем, если только Вы не решите сделать из них пионерский костёр. Зажигание в закрытом сосуде или в массе более 25 Кг заканчивается взрывом.
Для взрыва динамита в шпуре достаточно простого воспламенения посредством чёрного пороха.
Восприимчивость динамита №1 К детонации такова, что патроны массой 100 г взрываются на расстоянии 1,8 м друг от друга.
Для надёжности и полноты взрыва лучше пользоваться детонатором силой в 1-1,5 г, а для промёрзшего динамита - до 2 г, так как он менее чувствителен. Однако закристаллизовавшийся состав может взорваться во время забивания в шпур и даже сверления отверстия для закладки детонатора.
В нормальном состоянии он мало чувствителен к удару, а от попадания пули детонирует только на близком расстоянии.
Замороженный динамит сгорает медленнее, но ведёт себя опаснее и может взорваться даже в небольшой массе.
Оттаивание динамитных патронов лучше производить в тёплом помещении, но можно использовать и тазик с тёплой водой (30- 35°С!). Вода частично вытесняет нитроглицерин в виде экссудата, изменяя структуру динамита, поэтому хранить его после такой обработай нежелательно.
Глава 4. Динамит —это звучит гордо
91
Таблица 16. Гурдинамиты и смешанные динамиты
92
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 16. Продолжение
Первые заводы по производству динамита А. Нобель построил в Германии, а чуть позже в Швеции. Его динамит №1 выпускался трёх сортов с содержанием нитроглицерина: 75% (тип I, сост. 255), 50% (тип II, сост. 256) и 30% (тип III, сост. 257).
За короткий период времени в мире появились сотни видов динамита. Их можно разделить на две большие группы: с инертным (табл. 16) и активным поглотителем (табл. 17).
Первые получили название «Гурдинамиты». В числе распространённых сорбентов для их изготовления помимо кизельгура применяют ранданит, доломит, магнезит, отожжённую слюду (вермилит), Каолин, талые, гипс, охру, шлаки и даже толчёный Кирпич.
Очень популярный в своё время красный гурдинамит содержал инфузорный кремнезём - трепел. В конце XIX в. этот вид динамитов широко производился во Франции на правительственной
Глава 4. Динамит- это звучит гордо
93
фабрике в Вонже. В качестве поглотителя использовали местное сырьё: веронский и лапуанский кремнезём, ранданит, медынский мел и охру. По содержанию нитроглицерина они соответствовали динамитам А. Нобеля сортов №1-Ш (сост. 258-260). Наиболее сильный французский гурдинамит специальный Ибоса содержал 90% нитроглицерина, абсорбированного на искусственном Кремнезёме (сост. 261).
Французы первыми наладили выпуск гризутиндинамитов, так называемых «гризутинов», применяемых в загазованных шахтах. В состав таких динамитов для снижения температуры взрыва стали вводить нитрат аммония (табл. 12), а также различные кристаллогидраты (Горькую и английскую соль, квасцы, соду и др.).
Динамиты, в которых нитроглицерин смешан с горючим основанием, обладают большей мощностью. В качестве активных сорбентов применяют древесный уголь, ржаную муку (различные карбониты, сост. 262-264), древесные опилки (например, кадмит, сост. 265) и даже крахмал (сост. 279).
94
Часть 1. Опасное знакомство
Целлюлозные динамиты, содержащие в качестве поглотителя древесную муку, отличаются лёгкостью приготовления и высотой стабильностью при нормальных условиях хранения.
В своё время, французами использовался чёрный динамит, содержащий гипсовую пыль, мелкий песок и 55% нитроглицерина (сост. 266).
В период французско-прусской войны 1870-1871 гг. при осаде Парижа французы для всплытия льда на Сене вынуждены были в спешном порядке изготовить и применить сахарный динамит с поглотителем из кускового тростникового сахара, пропитанного нитроглицерином (сост. 267),
Подобные динамиты оказались менее устойчивы, чем кизельгуровые. Для того, чтобы при взрыве горючие компоненты выгорали полностью и не образовывался угарный газ, в составы дополнительно стали вводить окислители: нитраты или перхлораты.
При разработке горных залежей, где требуется получение объёмных масс, применяют взрывчатые вещества с пониженным дробящим и усиленным метательным действием. Для этого хорошо подходят пороховые динамиты с поглотителями на основе дымного пороха, который снижает спорость ударной волны подобных составов.
Классическим представителем таких динамитов является кёльнский порох, представляющий собой чёрный порох, пропитанный нитроглицерином.
Широкое применение в своё время получили пороховые динамиты Нобеля №2 разных сортов (А, В, С и D). Горючим элементом для них служил уголь, пластифицированный парафином, а окислителями - азотнокислые соли. Содержание нитроглицерина в этих динамитах составляет 18-20% (сост. 268-272).
В числе наиболее известных пороховых динамитов, содержащих нитрат натрия: кадмит (нитроглицерин 20%, сера, уголь, древесная пыль, сост. 265), петролит (нитроглицерин 60%, уголь, древесная масса и спермацет — воскообразное вещество из китового жира) и динамит Нобеля №2, а (нитроглицерин 20%, парафин, уголь, сост. 269). Эти вещества отличались невысокой себестоимостью, однако, в силу гигроскопичности имели более ограниченный срок хранения.
Глава 4. Динамит — это звучит гордо
95
Пороховые динамиты с калийной селитрой оказались надёжнее в эксплуатации. В арсенале таких взрывчатых веществ: рендрок (нитроглицерин 40%, древесная муха, парафин), себастин (нитроглицерин 68%, древесный уголь), динамит Нобеля №2, С (сост. 271), динамит Нобеля №3 (сост. 274) и др.
Часто для снижения себестоимости этих составов часть калийной селитры подменивалась натриевой: титанит (нитроглицерин 40%, древесная мука, уголь), варит и др. Очень популярны такие динамиты были в Америке, где им придумали очень вычурные названия: атлас-, геркулес-, гигант-, текла-, этна- и вулкан-порох.
Динамиты на основе аммиачной селитры получили название детониты. В своё время в их числе применялись: аммоннккрут (нитроглицерин 14%, уголь), амидоген (нитроглицерин 75%, парафин, уголь), серанин (нитроглицерин 18%, древесные опилки, бензол или крезол), динамит Нобеля №2, В (нитроглицерин 18%, па- рафии, уголь, сост. 270). Они обладают могучим фугасным действием. Так, аммоннаккрут (V0= 879 л/кг) при взрыве выделяет газов в 1,65 раза больше, чем нормальный кизельгур-динамит. Взрывчатые вещества этой группы прекрасно зарекомендовали себя в горном деле и многие из них после небольшого усовершенствования широко применяются и сегодня.
Отечественный детонит М представляет собой жирное на ощупь взрывчатое вещество на основе трудно замерзающей смеси нитроглицерина и нитродигликоля. Выпускается в патронированном виде, водоустойчив, надёжно детонирует в зарядах малого диаметра (критический диаметр в стальной оболочке 4-5 мм, бумажной - 8-10 мм). Предназначен для подрыва пород и как промежуточный детонатор для аммонитов. Теплота его взрыва 5800 кДж/Кг, V0 = 832 л/кг, работоспособность в свинцовой бомбе 500 мл, скорость детонации до 5,2 Км/с.
Для ослабления чувствительности к механическому воздействию в состав динамитов с пороховым поглотителем приспособились добавлять аморфный кремнезём. Так, ещё А. Нобель предложил динамит №2, D (сост. 272) с нитробаритовым окислителем. Вскоре после этого на фабрике Кребса вблизи Кёльна был освоен выпуск очередной разновидности пороха Литофрактор анало-
96
Часть 1, Опасное знакомство
гичного содержания с кизельгуром, но более устойчивый к удару (сост. 273).
Этим взрывчатым веществом пруссы начиняли разрывные снаряды в войне 1870-1871 гг. с Францией. Так-же известен Литофрактор, содержащий серу и натриевую селитру.
Вместо нитратных окислителей в состав некоторых взрывчатых веществ этого типа вводилась бертолетова соль. К примеру, динамит Хорелея представлял собой тонко измельчённую смесь этой соли, древесного угля и чернильных орешков, пропитанную нитроглицерином.
Применявшийся в своё время рудничный динамит (сост. 275) включал до половины состава прокаленной английской соли, однако плохо хранился из-за склонности к гидратообразованию.
Замечательное свойство нитроглицерина желатинировать нитроклетчатку позволило значительно улучшить физико-химические характеристики ВВ на его основе (табл. 17).
Идея подобных динамитов принадлежит сэру Фридриху Абелю, который в 1867 г. в Англии взял патент на приготовление глиоксилина, поглотителем нитроглицерина, в котором является низко нитрованная измельчённая хлопковая бумага (сост. 294).
Почти в то же время подобный состав был предложен австрийцем Трауцлем. Его динамит представлял смесь нитроглицерина с пироксилиновым тестом, содержавшим 15% воды.
Глава 4. Динамит - это звучит горло
97
Таблица 17. Желатинированные динамиты с активным
основанием
Первое промышленное производство нитроцеллюлозного динамита было налажено в 1869 г. Дитмаром, который в Шарлоттенбурге в Швеции основал фабрику по производству взрывчатого дуалина с абсорбентом из смеси нитрованных древесных опилок и калийной селитры (сост. 301).
98
Часть 1. Опасное знакомство
Дуалин Дитмара представляет собой пластичный продуют желтовато-бурого цвета. Он более чувствителен к нагреванию, чем кизельгур-динамит, но весьма устойчив к механическим воздействиям. Замерзает дуалин при более низкой температуре. При длительном пребывании в воде теряет часть селитры, не выделяя при этом экссудат нитроглицерина.
Впоследствии «дуалинами» стали называть веяние динамиты, содержащие обработанную азотной кислотой древесную массу. Американские дуалины, изготовляемые в Сан-Франциско, содержали 60-80% нитроглицерина с примесью калийной селитры. Рексит, производимый в Австрии фирмой Диллера, представлял смесь нитрата палия, нитрованной древесной муки, древесной гнили, мела и 62% нитроглицерина. Венгерский меганит, выпускаемый в Цюриндорфе, включал натриевую селитру, нитрованную и обычную древесную пыль, а также от 7 до 60% нитроглицерина.
Первоначально на заводах А. Нобеля был освоен выпуск целлюлозного динамита, усовершенствованного Трауцлем (сост. 292). Поглотителем в нём использовалась древесная масса, обработанная азотной кислотой. Он представлял бурую тестообразную массу относительной плотностью 1,0, притягивающую на воздухе до 2% влаги. Даже при длительном хранении под водой этот динамит не выделял экссудата нитроглицерина. Однако, достаточно было сжать его между листами писчей бумаги, чтобы при высыхании на ней образовались жирные пятна, взрывающиеся при сильном ударе. Этот динамит не замерзал при 0°С, был устойчив к механическим ударам и детонировал только от капсюля.
Похожими свойствами обладал бельгийский динамит палеин, предложенный Ланфреем, и содержавший 30% и 50% нитроглицерина в измельчённой высоконитрованной овсяной соломе.
В 1876 г. А. Нобель запатентовал двухкомпонентный динамит - гремучий студень, иногда называемый «запальный или взрывчатый желатин» (сост. 289-291). Он представлял коллоидный раствор коллодия в нитроглицерине. Это был первый однородный (гомогенный) динамит, в отличие от предыдущих нитроцеллюлозных, содержавших в высоконитрованном пироксилине лишь следы растворимого коллодия и представляющих гетерогенные смеси.
Глава 4. Динамит —это звучит гордо
99
Нормальный гремучий студень содержит 93,7-94,5% нитроглицерина. По цвету и консистенции он напоминает полузастывший
казеиновый клей, жирный на ощупь. Продуют без усилия режется
ножом, обладает удельным весом 1,6, воспламеняется при 240°С.
Он очень устойчив при обычных условиях хранения, не выделяет
нитроглицерин даже при большом давлеиии, не претерпевает изменения при длительном контакте с водой, лишь покрывается белёсым
налётом. Гремучий студень хорошо переносит удар. При промерзании (ниже 12°С) он превращается в беловатую твёрдую массу, в отличие от кизельгур-динамитов, очень чувствительную к механическому воздействию. В этом состоянии продуют детонирует даже от
удара палкой.
Установлено, что введение в желатин-
динамиты небольших
количеств камфары, бензола или нитробензола сильно снижает их механическую чувствительность. Tax например,
добавление К гремучему студню до 4%
Часть 1, Опасное знакомство
камфары делает состав нечувствительным даже к удару пули с близкого расстояния. Правда, температура воспламенения таких динамитов может превышать 330°С и для их подрыва требуется мощный промежуточный детонатор, чаще нитроглицерин-пироксилин- новый (60:40).
Последующие исследования позволили увеличить содержание коллодия в подобных составах до 50%, однако для взрывных работ они оказались малопригодными из-за низких детонационных Качеств. Мы к ним ещё вернёмся.
Уже к концу XIX в. появились многочисленные коллоксилиновые динамиты с твёрдыми взрывчатыми веществами, например, английский студенистый динамит Нобеля (сост. 302, 303), состоящий из гремучего студня (2,5% коллодия) и пороховой смеси (селитра-древесная мука 75:25).
В зависимости от содержания нитроглицерина современные динамиты такого типа условно подразделяют на несколько групп.
Гремучие студни, состоят на 70-94,5% желатинированного нитроглицерина иногда с добавлением нитратов, хлоратов, перхлоратов и целлюлозы. Они и сегодня являются наиболее мощными ВВ. Классический гремучий студень А (сост. 289) в 1,5 раза превосходит^ нормальный кизельгур-динамит №1 по взрывным Качествам (Vо = 710 л/кг, t = 3213°С, f = 9396 кг/см2 , Р = 660 т/м). Так-же вещества представляют желеобразную массу янтарного или жёлто-серого цвета (d 1,5-1,6). При поджигании на открытом пространстве тонким слоем они быстро горят не взрываясь. Они не гигроскопичны и могут использоваться для подводных взрывов.
Желатин-динамиты (пластичные динамиты, гелигниты сост. 294-299) содержат больше активных наполнителей и около 50- 70% нитроглицерина. В России пластичные динамиты стали изготовлять со второй половины 70-х годов XIX в. Они применяются для подрыва пород средней твёрдости (пластовые динамиты).
Глава 4. Динамит - это звучит гордо
101
Составы, содержащие менее 30% нитроглицерина, как правило, динамитами не называют (детониты, углениты, иониты, Гризутиндинамиты, мартиниты, сост. 309).
Динамиты, включающие в качестве окислителя аммиачную селитру, аммонжелатнндннамнты, описаны выше.
Появились многочисленные рецепты «незамерзающих» динамитов, содержащих в качестве антифризных добавок: нитроэфиры многоатомных спиртов (до 10%), растворяющихся в нитроглицерине (нитрогликоль, нитродигликоль, динитроглицерин, глицериндинитроацетин, глицериндинитрохлоргидрин несимметричный).
Иногда в качестве активного основания применяют классические взрывчатые вещества, к примеру, очень сильный состав 310 для охальных работ представляет смесь нитроглицерина с динитротолуолом (3:2),
Следует отметить, что динамиты склонны к старению и экссудации, весьма опасны в изготовлении и эксплуатации, требуют хранения в тёплом помещении. Они ограниченно применяются в горном деле для подрыва крепких пород, но с 60-х годов XX в. в основном заменены безопасными аммонийными ВВ, в состав которых часто входят в небольших количествах вместе с нитроклетчаткой для облегчения детонации.
(1832) и Пелуз (1838) впервые выделили образцы «взрывчатой нитроцеллюлозы» (грамотнее - нитрат целлюлозы), так: называемой «нитроклетчатки» (коллоксилин и пироксилин). Так уж случается, что открытие легче осуществить, чем утвердить свой приоритет-. Наверное, поэтому патент на это изобретение принадлежит не им, а немецкому химику Христиану Шейнбейну (1799-1868), предложившему производство пироксилина из ваты (1846).
Глава 5. Но никого не может он согреть
5.1. Д поисках искусственного шёлка
аже заурядный замысел можно выполнить блестяще. Разрабатывая способ получения искусственного шёлка, Браконо
102
Часть 1. Опасное знакомство
При желании, Вы можете воспроизвести подвиг первооткрывателей пироксилиновой взрывчатки, но
даже если Вы не сапёр - это ещё не
значит, что судьба разрешит Вам
ошибиться дважды.
при обработке ваты щелочью образуется хлопок, который при взаимодействии с нитрующей смесью легко превращается в нитроклетчатку. Синтез можно осуществить и прямым взаимодействием ваты с нитрующей смесью, но в этом случае реакция протекает труднее, а степень нитрования может быть ниже.
Основная заслуга в разработке технологически «стойкого пироксилина» (1848) принадлежит нашему соотечественнику Александру Александровичу Фадееву (1810-1898) (прошу не путать с его полным тёзкой, экс-председателем союза писателей СССР, автором романа «Молодая гвардия»),
В числе многочисленных технологий получения нитроклетчатки в своё время также применялись способы: Шейнбейну (1845), Ленка(1852), Абеля (1865), Нобеля, Зельва, Роско и Манна.
Огромный вклад в изученное этого продукта внесли наши соотечественники: Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907), И.М. Чель
Глава 5. Но никого не может он согреть
103
цов, П.М. Чельцов, П. Рубцов, С. Вуколов, Ф. Ворожеикин и А. Григорович.
Первоначально нитратам целлюлозы приписывали формулу C6H702(0H) 3.X(0N02) X, для которой возможно только 3 нитроэфира
В последующих работах Эдер и
Вьель показали, что число таких
эфиров значительно больше и поэтому исходную формулу корректнее удвоить Ci2H1404(0H)6_x
(0N02) x или даже «учетверить» C24H2808(0H) |2.x(0N02) x. В современных научных трудах предельно
нитрованный пироксилин называют всё ещё по-разному: и «трннитро-», и «гексаннтроклетчаткой», а с недавнего времени даже «додеканнтроклетчаткой». Для
нас же очень важной характеристикой нитратов целлюлозы является содержание в них связанного
азота. По этому показателю они
грубо подразделяются на коллоксилин (10,7-12,2%N) и пироксилин.
лин (12,2-13,5%N).
При соприкосновении с пламенем или докрасна нагретой металлической проволокой, можно окурком, сухой пироксилин в небольшом количестве и на открытом пространстве мгновенно сгорает, не детонируя. При быстром нагреве (>5 град/мин) пироксилин воспламеняется при 185°С, а при медленном - 165°С. Температура воспламенения плохо стабилизированного продукта почти на 20°С ниже.
104
Часть 1. Опасное знакомство
Химически чистый трнинтрат целлюлозы, содержащий 14,15% азота - аморфное белое вещество, не растворимое в этаноле и эфире. Нитроклетчатка с содержанием азота 12,00-13,45% представляет смеси три- и динитрата. Фракции: пироксин (13,45%N), фульмнкотон (12,75-13,45%N), пироколлодий (12,75%N) и пироксилин №2 (12,20%N) растворимы в ацетоне и этилацетате. Нитроцеллюлоза, содержащая 12,10-11,15% азота, растворима в ацетоне, спиртоэфирной смеси, этилацетате и нитроглицерине. «Днинтрат» (11,15%N) используется для изготовления искусственной кожи и целлулоида. «Мононитрат» или как его ещё называют «хрупкая нитроклетчатка» (6,80%N) плохо растворяется в описанных растворителях.
Нитроклетчатка всех сортов не растворима в воде, но гигроскопична, и тем больше, чем ниже степень её нитрации.
При содержании воды более 20% нитроклетчатка не взрывается даже при действии капсюля-детонатора. В таком случае используют промежуточный сухой пироксилин (особенно при изготовлении морских мин и торпед).
Сила взрыва пироксилина №1 (13,5%N) даже выше, чем нитроглицерина, но его потенциал уступает: Vn = 860 л, t = 2670°С, f = 9594 Кг/см2, Р = 442 т/м.
Взрывчатые свойства коллоксилина слабее, однако, именно его применяют для изготовления «гремучего студня», так как: только пироксилин №2 (12,2%N) растворяется в нитроглицерине.
Несмотря на столь внушительные взрывные характеристики пироксилин после специальной обработки можно заставить работать как метательное вещество, а со временем научились использовать его в качестве твёрдого ракетного топлива.
них готовили плетеные пустотелые цилиндрические шнуры.
Вы уже догадались: так непривычно выглядели первые образцы бездымного пороха.
| хазывается, в Австрии в 50-х годах XIX в. по методу Ленка из " рыхлого «взрывчатого хлопка» пряли и сучили нити, а из
Глава 5. Но никого не может он согреть
105
Дело в том, что главная трудность при разработке пироксилинового пороха для баллистического применения состояла в подавлении его бризантного и усилении метательного действия. Частично эту задачу пытались решить механическим уплотнением взрывчатой массы.
Более удачными оказались попытки уменьшить скорость сгорания пироксилинового пороха снижением степени нитрования применяемой нитроклетчатки, и добавлением к ней селитры, особенно бариевой (табл., 18).
В 1868 г. Шульце первым предложил порох такого рода, позже внедрённый на Ветеранским заводе в Бельгии. Низко нитрованную древесную клетчатку (10,5%N) пропитывали насыщенным раствором нитратов бария и Калия (порох Шульце, сост. 311).
Аналогичный принцип анти детонации, смешиванием с баритовой селитрой, использован при выпуске некоторых охотничьих порохов, например, английского Sporting Powder из хлопковой нитроцеллюлозы, окрашенной аурином в розовый цвет. Близкие к ним по составу и технологии французские охотничьи пороха Poudre de chasse pyrofilea (12,5%N) и пироксилиновые марок «R» (сост. 312), «S» (сост. 313), «М» (сост. 314) иногда производятся с добавлением коллоксилина и пластифицированы парафином или камфарой.
Таблица 18. Малодымные и бездымные виды пороха
106
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 18. Продолжение
Хорошим стабилизатором горения пироксилина оказался бихромат аммония, применяемый во французских охотничьих порохах марки «J» (сост. 315, 316).
Пороха такого типа можно отнести скорее к малодымным. Потому, что при их сгорании образуются твёрдые продукты: К2СОз, ВаСОз, Сг203. Больше остальных дымят составы с калийной селитрой, так: как: выделяемый карбонат калия реагирует с парами воздуха. Эти пороха не нашли применения в артиллерии из-за большого разрывного действия и используются только в малых /калибрах в основном в охотничьих боеприпасах.
Глава 5. Но никого не может он согреть
107
Кроме того, смеси высоко нитрованного пироксилина с селитрами в своё время широко применялись в горнодобывающей промышленности: пироксилиновые аммониты с нитратом аммония (сост. 317), тониты с нитратом бария (сост. 318), потентит с нитратом калия (сост. 319).
5.3. Порох, который не дымит
аверное, в детстве Вы играли в разбойников или пиратов. А
чем Вы рисовали шрамы? Настоящие артисты для этого используют коллодий — медицинский клей для крепления повязок, представляющий спирто-эфирный раствор нитроклетчатки. Оказывается, высохшая коллоидная плёнка этого продукта является идеальным пироксилиновым порохом.
Для приготовления такого пороха не обязательно получать раствор нитроклетчатки, а достаточно с помощью минимального количества растворителя перевести её в крутое желатинообразное тесто
и придать ему форму прессованием. Мало того, без ущерба для метательных свойств часть волокон нитро клетчатки может оставаться
нетронутой растворителем, лишь бы они склеились растворившимся
продуктом.
Пироксилиновый бездымный порох Вьеля появился на вооружении французской армии в конце 80-х годов XIX в., а его технология ещё многие годы являлась предметом строжайшей государственной тайны.
Если Вы обещаете никому не рассказывать секрет, то знайте, что для приготовления этого пороха (тип «В») берут измельчённую
смесь (мезгу) высоко нитрованной (~13%N) клетчатки и коллоксилина (10,7-12,2%N) в такой пропорции, чтобы содержанне азота в
108
Часть 1. Опасное знакомство
Конечном продукте было в пределах 12,0-12,75% (обычно 12,5%N).
Концентрация растворимой нитроклетчатки
в зависимости от природы растворителя обычно варьирует в пределах 20-50% (для спир-
то-эфирной смеси 1:2 -
40-50%).
Чаще всего такой
продует представляет
собой смесь коллодия, получаемого растворением пироксилина №2
в спирто-эфире и пироксилина №1 с более
высоким содержанием
азота, очень плохо растворимого в этой системе реактивов.
Желатинизацию нитроклетчатки (набухание, и растворение) проводят в герметичных мешалках в течение 2-4-х часов. Затем плотную массу прессуют в виде тонких пластин (Квадратов или лент) и так; называемых «макарон», изменением толщины и конфигурации которых можно регулировать скорость горения пороха. Полученный продует сушат вначале при комнатной температуре, а потом при 50°С.
Даже в готовом пироксилиновом порохе остаются следы растворителя, придающего ему специфический запах. По внешнему виду пороха этого типа напоминают рог цветом от жёлтого до тёмно-зелёного, относительной плотностью 1,6. При длительном хранении в открытом состоянии они поглощают до 2% влаги. Такие пороха абсолютно нечувствительны к сильным ударам, попаданию пули и даже действию обычного (капсюля.
Для их детонации необходим мощный импульс тротиловой шашки или динамита. Воспламеняются они при 180°С, температура их горения в замкнутом пространстве достигает 2670°С.
Глава 5. Но никого не может он согреть
109
Недостатком пироксилинового пороха Типа «В», приготовленного на спирто-эфирной смеси является постепенное расстройство коллоидального строения по мере улетучивания растворителя.
Отсюда видно преимущество подобных порохов с применением более дорогого ацетона, растворяющего оба вида нитроклетчатки.
К 1892 г. благодаря исследованиям научно-технической лаборатории российского морского ведомства были изучены условия
заводского производства нового по тем временам технического вида
нитроклетчатки, названного «пироколлодием» с идеальным содер-
жаннем азота 12,5-12,6% для изготовления пороха. Этот продукт
полностью растворялся в спирто-эфире, а получаемый на его основе
порох отличался большой однородностью состава и стойкостью при
хранении.
Новый порох так и назвали «пироколлодиевым» или «типа
Т», однако в иностранной литературе со временем он почему-то получил название «американского».
Применяемая в технологии такого пороха нитроклетчатка
должна выдерживать пробу Вьеля - быть устойчивой к нагреванию
при 110°С не менее 4 часов.
Опасным производственным моментом являлась сушка измельчённой мезги, послужившая из-за распыления взрывоопасного продукт причиной многих катастроф. Во избежание пожара по методу
Ивана Михайловича Чельцова влажную нитроклетчатку перед сушкой слабо прессовали в диски, измельчаемые без особых усилий, или по австрийской технологии смачивали спиртом.
Гомогенные пороха этого типа применяются и сегодня. Пироксилин №1 (13,2-13,5%N) желатинируют ацетоном; нитроклетчатку, содержащую 13,2% азота, обрабатывают этилацетатом или
по
Часть 1. Опасное знакомство
амилацетатом; пироколлодий (12,6%N) растворяют в спирто-
эфирной смеси. Для производства некоторых порохов этого типа
применяют нитробензол.
Толщина пороховых кол-
локсилиновых пластинок в зависимости от назначения обычно варьирует 0,25 мм до 4,0 мм.
Содержанное остаточного растворителя может составлять 2-
7% (в большинстве ГОСТов
5%), поэтому для постоянства
состава такой порох хранят в
герметичных условиях. Удельный вес пороховых пластинок
увеличивается по мере снижения концентрации растворителя
и лежит в пределах 1,55-1,64.
Количество поглощаемой влаги даже при погружении в волу
нэ несколько суток: не превы-
шэет 3%.
При быстром нагревании (5 град/мин) на парафиновой бане этот порох воспламеняется в пределах 170-175°С. При ударе на стальной наковальне падающим копром он способен детонировать только при максимальной высоте поднятия. Не воздухе сгорает быстро и без дыме, хотя племя одной такой пластинки задуть даже легче, чем свечки и торте юбиляра, особенно, если он в возрасте. Воспламенение пороховых пластин происходит довольно медленно, поэтому поначалу для инициации горения в орудиях и бомбах дополнительно применяли дымный порох. Галлоксилиновый порох обладает большой прогрессивностью, то есть, его поверхность при горении увеличивается, а быстрота сгорания возрастает пропорционально повышению давления. Остаточный растворитель понижает быстроту сгорания пороха.
Первые же масштабные испытания в морском отделе Охтинского полигоне позволили установить, что облегчённые в 1,4-1,8 раза заряды коллоксилинового пороха
По сравнению с разновидностями дымного пороха коллоксилиновый имеет ряд преимуществ:
- объём, выделяемого газа выше в 3-4 раза (V0= 894 л/кг + 16,6—р),
-количество выделяемой энергии больше в 1,2-1,8 раза (Q = 3782 кДж/кг-110,5—р),
- по силе взрыва мощнее в 2,9-3,3 раза (f = 9210 кг/см “- 40—р),
- температура горения в 1,1-1,3 раза ниже (2454°С - 60,5—р), где р - содержание растворителя в %, но не выше 5%.
В производстве современных бездымных порохов применяются инертные и активные желатанизаторы. Первые, а в их числе и остаточные растворители, снижают силу пороха. Наиболее употребительны твёрдые продукты, образующие эвтектические смеси с нитроклетчаткой: централиты (замещённые дифенилмочевины), Камфора, алкилфталаты, различные производные уретана. Некоторые из них также выполняют функцию химических стабилизаторов, связывая влагу и нейтрализуя выделяющуюся азотную кислоту.
Наиболее широко с этой целью используются централиты - симметричные №Н'-диалкил-№Н'-дифенилмочевины, получаемые взаимодействием N-алкиланилинов с фосгеном. При гидролизе этих продуктов образуются N-алкиланилины, которые связывают свободную азотную кислоту, превращаясь в алкилфенилнитрозамины.
В своё время для стабилизации бездымных порохов широко использовался дифениламин, анилин и амиловый спирт (порох марок «Д», «АМ» и др.).
112
Часть 1. Опасное знакомство
В состав бездымного пороха могут входить катализаторы горения: оксиды и соли металлов, чаще свинца и хрома. Бихроматные
пороха более чувствительны к удару и трению.
Активные желатинизаторы сами являются взрывчатыми веществами и в составе бездымного пороха усиливают его энергетиче-
скне показатели. Так, наиболее употребительны нитробензол, динитротолуол, нитрогликоль, нитродигликоль, некоторые нитропарафины и, конечно же, нитроглицерин.
В 1887 г. основатель империи динамитных заводов А. Нобель
предложил нитроглицериновый порох, который в отличие от входящих в его состав особовзрывчатых компонентов не детонировал
даже при сильном ударе и обладал прекрасиыми метательными характеристиками. Уже в 1890 г. под названием «баллистит» в виде
длинных прямоугольных призм и кубов он появился в Германии и
Австрии. Ещё более массово для военной компании этот порох в
виде струи стал примениться в Италии.
Технология его проста: сухой коллодийиый пироксилин
(~11,2%N) погружают
в охлаждённый
(8°С) нитроглицерин, взятый в избытке. Для
ускорения желатиииза-
ции из сосуда помпой
откачивают воздух. Через время продукт отжимают на прессе или
центрифуге и гомогенизируют- нагреванием до
80°С. Желатинизирован-
ный продукт вальцуют в
прозрачные листы толщиной 1-2 мм, из которых нарезают порохо-
Первоначалыю был иалажеы выпуск баллистита без вспомогательных веществ (сост. 320). Черёз некоторое время появился ста-
Глава 5. Но никого не может он согреть
ИЗ
билизированный баллистит, который содержал по 49,5% пироксилина №2 (12%N) и нитроглицерина, а в качестве консерванта включал 1% дифениламина (сост. 321).
Впоследствии в качестве стабилизаторов широко использовался анилин, Камфора (камфара) и танин (танин).
Для уменьшения температуры горения уже к концу XIX в. на Кёльнско-Ротвейльских заводах был налажен выпуск баллистита (сост. 322), с пониженным содержанием нитроглицерина (42%).
Фирма Максима из Норденфельда даже предложила высокостойкие сорта бездымного пороха, включающие 5-12% нитроглицерина, около 1% мочевины и до 2% касторового масла. Они имели цилиндрическую форму с продольным каналом.
Этот порох применяется и сегодня, а в основе его технологии доисторический метод Лундгольма-Сайерса: к суспензии пироксилина №2 в тёплой воде (30-50°С) при энергичном перемешивании сжатым воздухом медленно приливают расчётное количество нитроглицерина и сопутствующее компоненты. Прожелатанированную массу, называемую «галетой» на несколько дней оставляют «созре- ватъ» до полной гомогенизации, озжимакуг от воды и вальцуют до прозрачного состояния с последующей переработаой.
Бездымные пороха с высоким содержаннем ниТроглицерина обладают повышенной мощностью. Температура горения баллистатов (~3380°С) значительно выше, чем пироксилиновых порохов (~2670°С), поэтому они быстрее вызывают глубокую эрозию (выгоранне) орудийных стволов (Q = 5481-5711 кДж/кг, Vc= 808 л/Кг, f = 10000 кг/см2).
Для снижения температуры сгорания бездымного пороха сме- щактг направленне реакции его горения до образования угарного газа за счёТ добавки горючих вещеста: угля, камфоры, аромашче- ских нигропроизводных, вазелина и др. Такне пороха получили названне «кордиты».
Этот порох был изобретен английскими химиками сэром Абелем и профессором Дьюаром (1889) и после надлежащего испытания принят в Англии, как для мелкокалиберных ружей, а затем и артиллерии (сост. 323).
Как показал анализ секретных образцов первого кордита из Англии, проведенный руководителем научно-технической лаборатории российского морского ведомства П.П. Рубцовым «новый» бездымный порох содержал 57,64% нитроглицерина (~18,3%N), 37,23% пироксилина (~12,7%N) и 5,14% вазелина. В последующне виды кордита стали включать в качестве химического стабилизатора до 1 % дифениламина (например, сост. 324, табл. 18).
При изготовлении кордита для перевода высоконитрованного пироксилина в коллоидальное состоянне применяют ацетон (1/5 часть от веса пороха) высушенный пироксилин тщательно в теченне 2-3-х часов перемешивают с раствором нитроглицерина в ацетоне,
Г лава 5. Но никого не может он согреть
115
туда же добавляют расплавленный вазелин. В своё время для этой процедуры в царской России применяли хлебомесилки системы Вернера - попробуйте приспособить кухонный комбайн «Mpia». Желатинированную массу выдавливают прессом в виде непрерывных струн. Их наматывают на катушки, «подвяливают» в естествен- ных условиях, иарезают необходимой длииы и сушат до полиого удалеиия растворителя.
Содержаыне иитроглицерииа в кордитиых видах пороха не-
/*» Т./Х -Т Г tr Л ПТ ГПГО ITOW л КЗ л ТТ П I К Г» -т- I 1'Т'ЛК/
Важиую группу в арсенале бездымных порохов составляют пи-
роксилиновые смеси с нитропроизводными ароматических углево-
дородов: пикриновой кислотой, нитробензолом (индюрит и кнне-
гиг, сост. 325), тринитротолуолом и динитротолуолом (пластоме-
нигы) и др.
Наиболее древний
из них индюрит раз-
работан американским
изобретателем Мон-
рое и внедрён в про-
изводство в конце XIX
в. в Ньюпорте. «Не-
растворимый» пирок-
силин №1 промывают
древесным спиртом и
желатинируют нитро-
бензолом, которого берут 90-180% от массы нитроклетчатки. Валь-
116
Часть 1. Опасное знакомство
цуют, режут на зёрна, обрабатывают их горячей водой и паром до твёрдого состояния и оюэычатсльио досушивают иа воздухе.
Большииство видов бездымиого пороха обладают отрицатель-
ным хислородным балансом и в продуктах их разложения присутст-
вует угарный газ!
Охотыичьм бездымные пороха в основном принадлежат к пи-
роксилиновой группе и включают окислители (нитрат бария и ка-
лия, бихромат аммония и палия). Знаменитый «Сокол», разработан-
ный генералом Лишевым и впервые внедрённый в производство на
Шлиссельбургском пороховом заводе, за последнне ПО лет нашего
зиакомства поактически не изменился.
Если Вы не будете пытаться сварить из него вишнёвый кисель, я подскажу рецепт его приготовления.
5.4. (Взрывчатый крсель
ри желании из крахмала можно приготовить не только вкус-
ный пудииг, но и грозиое взрывчатое вещество ксилоидин.
Глава 5. Но никого не может он согреть
117
Высушенный белый порошок не растаорим в воде и спирте, гигроскопичен, расТворим в ацетоне, спирто-эфирной смеси и кон- центрированной азотной кислоте. По стойкости к нагреванию он сходен с нитроклетчаткой, температура его самовоспламенения 170- 175°С.
Продукт хорошо расТворяется в нитроглицерине, но можеТ применяться и самостоятельно.
Впервые мононитрокрахмал и два его динтроизомера ещё в 1832 г. получил всё тоТ же Бракконо во Франции, обрабазывая картофельную муку и крахмал дымящей азотной кислотой.
Австрнец Ухациус (1861) предложил для выделения нитро- крахмала из азотнокислого расТвора концетрированную серную кислоту, что позволило смнтезировазъ взрывчазый продукт с повы-
118
Часть 1, Опасное знакомство
шейным содержаннем азота и предложить его в производстве поро-
ха.
Позже (1892) Отто Мюльгаузер выделил в чистом виде и описал
тетранитрокрахмал (11,1 %N) Ci2Hi606(0N02)4, пентанитро-
крахмал (12,75%N) и даже гексанитрокрахмал (14,1%N). С по-
вышеннем содержания связанного азота детонационные свойства
нигроэфиров крахмала усиливаются.
В империалистичесиую таюэй нитрокрахмал подобно пироксилину широко применялся в виде прессованных шашек, а также для снаряжения американских гранат и снарядов.
Обычно, с этой целью использовали высокобризантную смесь, содержащую 50% нитрокрахмала (13% N), 47,5% нитрата натрия и 1% карбоната натрия. Её пропитывали минеральным маслом (1,5%). Скорость детонации такого ВВ достигает 4,2 км/с (сост. 326).
Глава 5. Но никого не может он согреть
119
Нитрокрахмал входит в состав некоторых аммоналов (сост. 327), где его содержанне не превышает 15-20%. Скорость распространения ударной волны таких составов лежит в тех же пределах (4,15 км/с), но они отличаются повышенной фугасностью.
На сегодняшний день нитрокрахмал средней степени нитрации широко применяется для производства бездымных порохов. Так, полученне наиболее удачного для этой цели тетранитрокрахмала сводится к следующему.
Немалую угрозу для жизни соседей может представлять обычный сахар, особенно после обработки его нитрующей смесью. Так, нитросахароза (Сл~ 28°С) и нитромальтоза (tnjl ~ 163°С) - мощные взрывчатые вещества, чувствительные к удару, с температурой воспламенения около 135°С.
Пентанитроглюкоза C6H70(0N02)5 плавится при температуре 10°С, а детонирует- около 140°С, хотя её взрывные показатели посредственные.
При обработке порошкообразной канифоли концентрированной азотной кислотой (d = 1,5) на водяной бане образуется твёрдое легко детонирующее вещество нитрезин, которое ещё в 1886 г. Шульце предложил для изготовления специальны)! пироксилиновых оХот- ничьиХ пороХов.
теля индиго азотной кислотой образуется жёлтая краска - пикриновая кислота.
Глава 6. Ароматическне громовержцы
6.1. (В плену опасных заблуждений
еТ Худа без добра», - решили П. Вульф (1771) и Гаусман
(1788), когда установили, что при обработке синего краси-
120
Часть 1. Опасное знакомство
Её изученнем в разное время занимались известные химики Вельтер (1799), М. Шеврель (1809), Ю. Либих (1827), Ж. Дюма (1836), О. Лоран (1841), К.Ю. Фрицше (1858). С 1849 г. пикриновую иислоту уже широко используют как промышленный краситель. И только в 1885 г. благодаря исследованиям Г. Шпренгеля было запатентовано её примененне в качестве мощного взрывчатого вещества.
Для получения пикриновой кислоты не обязательно портить дорогой индиговый краситель. Ещё в 1841 г. О. Лоран подумал также и разработал синтез прямого нитрования фенола.
Члены кружка «Юный химик» для производства пикриновой кислоты обычно используют сульфофенольный метод.
Кристаллы пикриновой кислоты взрываются лишь при сильном ударе на наковальне или резком нагревании выше 300°С, например,
Глава 6, Ароматическне гпомовепжцы
121
1акне снаря-
ды успешно при-
менялись во мно-
гих странах мира
для стрельбы из
орудий с началь-
ной скоростью
полёта до 600 м/с.
Для их детонации
использовались
промежуточные
«запальные» пат-
роны из сухого
пироксилина или
динамита.
Англичане впервые применили пикриновую кислоту под названнем «лиддит» в африканской войне с бурами в 1899 г. против защитников «Оранжевого свободного государства», а чуть позже (1900-1902) в Трансваале.
На вооружении японской армии пикриновая кислота была известна КаК «шимозе» или «шимозид», а в руссной - «никрииш »
I лава о. ароматическне громовержцы т
их нельзя бросать на раскалённую печку. На открытом воздухе при локальном поджигании вещество спокойно горит ярким пламенем. Чувствительность плавленой массы значительно ниже, она не детонирует в момент выстрела снаряда, в связи, с чем в своё время была важнейшим ВВ военного назначения.
Для детонации порошкообразной пикриновой кислоты достаточно импульса от капсюля с 1,5 г гремучей ртути, а для взрыва прессованного продукта понадобится усилить детонатор как минимум вдвое (3 г) и использовать его только в жесткой оболочке.
Первые попытки флегматизировать («успокоить») пикриновую кислоту для артиллерийского применения были связаны с пропитываннем её 3-5% раствором ыэллодия в спирто-эфире.
В 1886 г. на закрытых военных стрельбах во Франции Тюрпен впервые продемонстрировал разрывные снаряды, начинённые взрывчатым веществом мелинитом, Как оказалось впоследствии - плавленой пшсриновой кислотой («rnele» - мёд).
122
Часть 1. Опасное знакомство
Секретная германская технология приготовления мелинита предусматривала осторожное плавленне пиКриновой кислоты (130- 140°С) на масляной бане и разлив её в пустотелые снаряды под дав
леннем углекислоты.
Позже, для упрощения технологии производства и снижения температуры плавления, К пихриновой иислоте стали добавлять низюэплавкне ароматическне нитропроизводные: динитрофенол (DD 60/40, сост. 328; MDPC, сост. 329), динитронафталин (MDN, сост. 330), мононитронафталин (MMN, сост. 331), тринитрокрезол (крезилит №2, сост. 332), тринитротолуол (МТТС, сост. 333), ксилил (МТХ, сост. 338) и др. (табл. 19).
В своё время так-же активно применялась жидкая взрывчатая смесь пикриновой и азотной кислот на кизельгуровом наполнителе (оксонит, сост. 359), не уступающая по силе взрыва многим динамитам.
Таблица 19. ВВ на основе ароматических нитропроизводных
Глава 6. Ароматическне громовержцы
123
Таблица 19. Продолженне
Давно установлено, что при контакте пикриновой кислоты со многими металлами и их солями, особенно во влажной среде, она приобретает очень взрывоопасные свойства. При этом некоторые образующнеся её соли склонны к самодетонации! Это неоднократно служило причиной спонтанных взрывов артиллерийских складов. По технологии пикриновую кислоту изолируют от металлических стенок снарядов специальными лаками. Однако столь опасное свойство сильно ограничило примененне пикриновой кислоты в военных целях.
Спокойнее ведут себя калийная и аммонийная соль пикриновой
кЧЛСППТК!
124
Часзь 1, Опасное знакомство
Пикрат аммония относится.К категории безопасных, но в то же
время взрывчатых веществ. ТаКую снисходительную хараклсристи-
Ку он получил благодаря ряду полезных свойств. В отличне от пик-
риновой кислоты он не реагирует с металлами с образованнем
взрывоопасных солей, не чувствителен К механическому воздейст-
вию и имеет более высоную температуру воспламенения. Кроме то-
го, объём выделяемых газов при его разложении значительно выше,
а скорость детонации ниже, что позволило в своё время активно ис-
пользовать его в попоховых композициях.
Оно близко описывает процесс, однако на практике реакция сопро-
вождается выделеннем углеродистого остатка в виде сажи и объём
взрывных газов не дотягивает до теоретичесхого уровня 998 л/Кг.
Его используют в запрессованном виде (d = 0,5) для сигнальных свистков и сирен, поскольку в присутствии окислителей он сгорает с характерным свистом. Осторожно, продукт очень чувствителен К механическим воздействиям и взрывается от удара.
Уравненне взрывного разложения пикрата палия имеет вид:
Детонация пикрата аммония протекает по уравнению:
Глава 6. Лппмятчегкне гппмпвепжпы
125
При взаимодействии горячих растворов пикрата аммония и цианистого калия образуется красящее вещество пурпурно-красного цвета - «изопурпурат калия», детонирующее при ударе.
В составе некоторых ВВ применяется пикрат гуанидина.
История применения пикриновых солей в баллистике началась ещё с коица 60-х годов XIX в., когда во Фраиции был предложен пикриновый порох Дезнньоля. Его приготовляли в Буше из смеси пикрата калия, угля и селитры, причём, отдельно в ружейном (сост. 334) и пушечном варианте (сост. 335).
Вскоре этот взрывчатый продукт уступил место более мощному пороху Брюжера (сост. 336), состоящему из пикрата аммония и калийной селитры (54:46), приблизительно отвечая соотношению C6H2(N02)30NH4 : 2KN03.
Модернизацней этого состава в сторону увеличения содержания селитры был разработан так называемый «зелёный порох». Простота его приготовления и хорошне результаты первых стрельб побудили французское правительство с 1881 г. начать перевооруженне своих войск.
Такое интересное названне он получил из-за окраски технического пикрата аммония. В зависимости от назначения, соотношенне его компонентов могло изменяться (сост. 337). Он отличался высокой механической устойчивостью и отличными метательными свойствами.
Взрывное разложенне всех ароматических нитропроизводных • протекает с кислородным дефицитом, поэтому введенне в состав таких ВВ сильных окислителей повышает их показатели. Пикриновая кислота не является исключеннем.
Уравненне детонации смеси пикрата аммония и калийной селитры (43,2:56,8), рассчитанное на полное горенне имеет вид:
126
Часть 1. Опасное знакомство
По внешнему виду он представлял зёрна зелёного цвета приблизительно вдвое крупнее, чем у дымного пороха, очень плотные и прочные, удельным весом 1,85. Этот порох относится К хатегории малодымных, а продукты его горения пракгичесии не ттссичны.
К 1884 г. французспая артиллерия приступила К переоснащению новым метательным составом полевых пушен, но опоздала: Вьель в центральной парижской пороховой лаборатории предложил более прогрессивный пирохсилиновый порох.
Вместе с тем, взрывчатые вещества на основе пикратов длительное время широко применялись для разрывного действия.
Так, порох Фонтена (сост. 339), состоящий из пикрата калия и бертолетовой соли (1:1), использовался для снаряжения авиабомб.
Пикриново-аммиачный порох П. М. Чельцова «громобой» (сост. 218, табл. 13) [СбН2(№)2)зО№14 : 8NH4NO3] нашёл примененне в России для начинки подводных мин и разрывных снарядов.
Таким образом, пикриновая кислота и многне её соли обладают выдающимися взрывными качествами, однако в силу высокой ме-
Глава 6, Ароматическне громовержцы
127
ханической чувствительности и способности реагировать с металлами при хранении с образованнем легко детонирующих веществ, в настоящее время с этой целью используются ограничено.
Кроме того, пикраты широко применяются в мирной пиротехнике для имитации звуковых сигналов, в частности, звука падающей авиабомбы.
Остальные изомерные тринитрофенолы - высоКобризантные ВВ, но из-за низкой химической доступности представляют меньший интерес. ОН
При осуществлении реанции нитрования фенола в более жёстких условиях удалось осуществить синтез его тетранитропроизвод- ных, в числе которых преобладает 2,3,4,6-изомер. Это опасное вещество по силе бризантного действия значительно превосходит тротил и пикриновую кислоту.
128
Часть 1. Опасное знакомство
Использованне в реакции нитрования вместо фенола его метилированного аналога анизола, позволило создать мощные ВВ, не склонные К солеобразованию с выделеннем самодетонирующих веществ в отличне от пикриновой кислоты.
Наиболее перспективным продуктом в этом ряду оказался ме- тилпикрат. По сравнению с пикриновой кислотой он менее чувствителен К удару. Скорость его детонации равна 7,5 км/с. По силе взрыва метилпикрат превосходит тротил. Он безопасен в хранении и не образует с металлами взрывоопасных солей.
Пикраминовая кислота попала в список грозных ВВ благодаря Тюрпену. Она была случайно получена Вёлером (1828) действнем железного купороса на пикриновую кислоту в поисутствии из
бытка известа. Берцелиус даже предложил для неё замысловатое названне «гематан азотной КислоТы». Жирар разработал (1853) способ её синтеза восстановленнем пикриновой кислоТы сероводородом в аммиачной соеде.
Глава 6. Ароматическне громовержцы
129
Из 6 изомерных незамещённых диниТрофенолов практическое примененне в производстве взрывчатых веществ нашёл только наиболее доступный 2,4-динитрофенол. Самостоятельно он не используется ввиду невысоких детонационных характеристик. Однако этот продукт входит в состав некоторых боевых ВВ: «DD60/40» (сост. 328), «MDPC» (сост. 329), пик применения которых пришёлся ещё на первую мировую войну.
Способностью детонировать также обладают некоторые мононитропроизводные фенола. Их можно взорвать с помощью сильно
130
Часть 1. Опасное знакомство
го детонатора или резкого нагревания, однако бризантное действне
таких веществ оставляет желать лучшего.
+2,6-Дихлор-4-нитрофенол - жёлтые пластинки из
В
этанола; d = 1,822; tpa,,, 125°С; при резком нагревании
или действии капсюля взрывается; растворим в эта-
ноле, эфире, хлороформе и бензоле; не растворим в
воде. Взрывные характеристики посредственные.
Военного и промышленного применения не находит.
ОН
О
N0,
Взрывчатые свойства иитропроизводыых хрезола мало отличаются от соответствующих феыолятов и пикратов. Наиболее грозиый из иих крезилит ыеплохо зарехомеыдовал себя ещё в первую мировую войыу. Оы входит в состав ыекоторых ВВ военного ыазыачеыия: МТТС (сост. 333), MDPC (сост. 329) и крезилит №2 (сост. 332).
Высокую чувствительность этого вещества к удару удалось зыачителыю умеиьшить, переводя его в аммиачную соль. Этот взрывчатый продукт под названнем «экразид» впервые применила Австро-Венгрия. Сила взрыва этого вещества даже превосходит динамит №1.
Известны взрывчатые нитропроизводные на основе полифенолов. Получаются они аналогично пикриновой кислоте и не уступают ей по действию. Некоторые соли этих веществ очень чувствительны
Глава 6. Ароматическне громовержцы
131
132
Часть 1. Опасное знакомство
Чуть не забыл. Имейте в виду, что в сухом виде это вещество легко электризуется, а чувствительность его такова, что тенерес запросто детонирует даже от исКорКи статического электричества! Поэтому в его производстве на последней стадии применяют только токопроводящую посуду (чаще металлическую), заземляют оборудованне и даже персонал.
Стифнат свинца почти в два раза менее восприимчив К удару, чем аналогичный азид, хотя он более чувствителен К лучу огня. По чувствительности К трению он занимает промежуточное положенне между азидом свинца и гремучей ртутью.
Спорость его детонации 5,2 км/с, а бризантность - 30 г дроблёного песка при стандартных условиях взрыва. В малом количестве без оболочки стифнат свинца даже можно поджечь. Он очень энергично сгорает со споростью 25-30 см/с, однано изготавливать из него бикфордов шнур попа никто не решился.
Стифнат свинца применяется в качестве первичного ВВ для капсюлей-детонаторов и напсюлей воспламенителей. Он используется кап в чистом виде (например, для снаряжения пиропатронов некоторых типов или вместо гремучей ртути), так и в смеси с азидом свинца (сост, 797, табл. 40) для улучшеиия его воспламенитель- Ных качеств.
Описанные нитрофенолы дают фиолетовое окрэшивэнне с солями железл, проявляют иислые свойстве, образуют взрывоопэсные соли с контактирующими метэллэми при хрлнении, особенно при повышенной влюиности.
И, что особенно влжно, эти ВВ обладлют противомикробным, противогрибковым, а ТаКже дубящим действнем, поэтому в полевых условиях их можно использовать для обрлботки мелких ссадин и дезинфекции обуви. При отрлвлении этими веществлми полезно употреблязь молоко.
рлндт первым получил 2,4,6-тринитротолуол. Без сомнения, его техническое нгзвлнне «тротил» стэло символом и энвивалентом
ля его репутации было бы лучше, если бы его не изобрели. Но всё произошло с точностью до нлоборот. В 1863 г. И. Вильб-
134
Часть I. Опасное знакомство
взрывчатых веществ. Все 6 его изомеров оказались высоиобри—зант- ными соединениями.
Тпотип вы- 1
пускается в Кри- сталличесКом, чешуйчатом и гранулированном виде. В своё время в зависимости от степени чистоты его различали по сортам: «D» (t„;, >
80,6°С) для усиленных хапсюлей- детонаторов, «О» (Пл >79°С) для заливки снарядов, «М» Дпл >78°С) для гориых работ.
Для получеиия тротила понадо-
V'
Глава 6, Ароматическне громовер—жцы
135
Чистый тротил в физичесиом и химическом плане очеиь стойкое вещество, безопасиое в обращеиии. В присутствии щелочей ои опрашивается в красиый цвет, а при иагреваиии с иими подвергается глубокой деструиции с выделеннем аммиана.
бится толуол, концентрированная серная и азотная кислота.
136
Часть 1, Опасное знакомство
Его соли со щелочами (тротилаты) обладают высокой механи- чесюэй чувствительностью.
0,38 г, а азида свинца - 0,1 г. Восприимчивость плавленого и чешуйчатого тротила ииже, чем у пороижообразных прессованиых образцов. Крнтичесхий диаметр гранулированного тротила 8-10 мм. С повышеннем плотности его детонационная чувсТвиТелыюсть сиижается, а взрывиые харахтеристихи улучшаются.
При относительной плотиости тротила 1,55 (плавленый продукт) сиоросзъ детонации достигает до 6,7 Км/с, а при 1,663 (монокристалл) - до 7,0 км/с. У чешуйчатых и гранулированных сортов этот похазатель ииже (4,0-6,0 Км/с). Энергия взрыва тринитротолуола 4220 КДж/Кг вполне соответствует аммоиитам (иапример, 6ЖВ). Давлеине его детоиации проявляется на уровне иитроглицерииа
1 равиметричесная
плотиость тротила
0,5-0,85, переплав-
ленного продукта -
1,55, моноирис-
талла - 1,66. Его
гигросюэпичность
менее 0,05%. Тро-
тил малочувстви-
телен К трению и
механичесиим уда-
рам, в том числе
прострелу пулей.
Для его подрыва
предельный ини-
циирующий заряд
гремучей ртути
составляет 0,26-
Глава 6. Ароматическне громовержцы
137
Температура вспышки тротила при быстром нагреве 290-310°С. Температуру 215°С он выдерживает оноло 5 часов, а 225°С - 2,5 часа, при этом горит жёлтым иоптящим пламенем не взрываясь.
Тротил находит примененне для изготовления детонирующих шнуров, снаряжения снарядов, промежуточных детонаторов и Кап- сюлей. Используют его КаК самостоятельно в виде прессованных или литых шашек, так и в смеси с другими ВВ. Отечественная буровая тротиловая шаижа длиной 7 см и массой 75 г имеет диаметр 3 см, что соответствует размеру стандартного бура для горных пород.
Широхо применяется тротил в гранулированном виде: грани- Тол, гранулотол, гранаТол, пелетол, нитропел. В том числе в смеси с алюминневой пудрой (гранатол А. алюмотол и др.), погорая повышает энтальпию их взрыва на 20-30% (до —5300 КДж/КГ). Эти водоустойчивые ВВ, КаК и суспензионно-смесевые Типа «slurry» и акватолов используются для подводных взрывов.
Низкая температура плавления тротила позволяет использовать его для изготовления многочисленных бризантных хомпозиций.
Для снаряжения торпед и напсюлей-детонаторов в своё время активно применялся легкоплавкий (65°С) сплав тротила с тетрилом (1:1, сост. 341).
Ещё во время первой мировой войны немецнне авиабомбы начинялись плавленой смесью тротила с геисанитродифениламином либо его аммонийной солью - ауранцней (65:35, сост. 342).
Известны многочисленные взрывчатые сплавы тротила с пиК- риновой кислотой, ирезилитом и исилилом (МТТС, МТХ и др., сост. 333, 338).
Составы с ТЭНом (пентолит) и геисогеном («состав В», «смеси ТГ», айригел) находят примененне в хачестве промышленных ВВ для дробления негабаритных КусКов породы, сейсмичесхой разведки и снаряжения кумулятавных зарядов.
I лава о. Ароматическне громовержцы 13/
20,5-21,0 ГПа. Несмотря на высокне бризантные хараКТеристиКи (19 мм в тесте обжатия) фугасное действне тротила (работоспособность) в целом оставляет желать лучшего (285 мл в свинцовой бомбе). Взоывное оазложенне тоотила ппотеКаеТ по уравнению:
138
Часть 1. Опасное знакомство
В современном исполнении айригел представляет гранулированное ВВ, содержащее тротил, гексоген и алюминий (3:1:1, сост. 340),
Крупногранулированные ТроТиловые ВВ гранулотол и алюмо- тол применяются для обводнённых схважин, где могут неограниченно долго храниться без потери взрывчатых свойств. Перед «Кус- юэвым» и чешуйчатым тротилом они имеют множество преиму
ществ: сыпучи в сухом и смоченном состоянии, не слеживаются, хорошо хранятся и, главное, удобны для механизированной закладки
Для его приготовлення предварительно расплавленный чешуйчатый тротил выливают в горячую воду и путём перемешивания разбивают на хапли. Затем переливают грубую суспензию в холодную воду. Продукт быстро хрнсталлнзуется, превращаясь в гранулы.
Установлено, что бризантное и особенно фугасное действне значительно повышается у водосодержащего гранулотола. Tax, объём взрывных газов увеличивается с 750 л/Кг до 1045 л/Кг (!), работа взрыва с 3000 кДж/хг до 3600 КДж/Кг, бризантность в стальном юэльце с 24-26 мм до 32-34 мм, КритичесКий диаметр в стальной оболочхе уменьшается с 10-15мм до 5-10 мм.
Алюмотол изготовляют, добавляя в расплавленный тротил алюминневую пудру. Он выпусхается в виде сферичесиих гранул серого цвета диаметром 2-4 мм и плотностью 1,52-1,68. Температура его вспышки составляет 310-320°С, Введенне в состав алюминия повышает теплоту взрыва до 4740 КДж/Кг (особенно для водосодержащего алюмотола 4930 кДж/Кг) и его «работоспособность» (4270- 5080 кДж/Кг). При этом объём выделяющихся газов даже несхольюэ уменьшается (675-815 л/Кг). Спорость детонации сухого алюмотола ниже, чем у гранулотола и зависит от содержания алюминия.
При плотной укпадхе гранул в шпур может входить до 30% воды. Предполагается, что алюминий в момент взрыва большую часть этой воды восстанавливает до водорода, а половину образующегося
Глава 6. Ароматическне громовержцы
139
угарного газа до свободного углерода. По ирайней мере, иоптит алюмотол при взрыве сильнее тротила. Спорость детонации водонаполненного алюмотола возрастаете 4,0 Км/с до 5,5-6,0 км/с.
Известио, что при взрыве этих ВВ образуется большой объём окиси углерода, водорода и метана, способствующих вторичному воспламенению (кислородный балаис тротила - 74%). Посиольку при их детонации в водонаполненном состоянии содержанне горючих газов уменьшается, тахне ВВ применякуг на отКрыТых работах в обводиёиных скважииах при подрыве КрепКих пород.
Мощность тринитротолуола значительно возрастает в смесях с охислителями, в качестве которых чаще всего применяются нитраты.
В своё время очень известным ВВ был бельгийский макарит (сост. 343), разработанный в 1899 г. для воеииого применеиия. Ои представляет собой смесь тротила с нитратом свинца (28,1:71,9) и рассчитан иа полное горенне:
12CH3C6H2(N02)3 + 21 Pb(N03)2 —> 84СО: + 30Н2О + 39№ + 21РЬ
Близким составом и аналогичными взрывчаТыми свойствами обладаеТ итальянский пломбит (плюмбит), который в настоящее время также пракгичесии не применяется.
Взрывчатые иомпозиции, содержащне трошл с аммиачиой селитрой подробно описаиы выше, в их числе: аматолы, аммониты, аммоналы, граммоналы, пермоналы, скалиниты, баэлиниты, перинки, донарнгы, балканиты, синтезиты и др. Тахне ВВ обладают повышенной бризантностью и используются, прежде всего, для взрыва КрепКих пород.
Японснне карлиты в начестве онислителя тротила содержат смесь аммиачной селитры с перхлоратом калия (сост. 240, табл. 14).
К счастью, тринитротолуол нашёл примененне не только в Ка- честве грозного ВВ, ио и высоко эффективиого з вёрдого смесевого горючего для неноторых систем ранет, К примеру, америнанених «Rocket» (сост. 1683, табл. 83).
Тетранитротолуолы представлены 2,3,4,5- и 2,3,4,6-изомерами, ноторые получают действнем азотистой кислоты на тринитро- толуидииы, суспеизироваииые в азотной иислоте, либо обработай
140
Часть 1, Опасное знакомс гво
их персульфатом палия. Несмотря на выдающнеся взрывные хараК- теристихи тетранитротолуолы не нашли практического применения ввиду низюэй химичесхой устойчивости при хранении. Даже в лабораторных условиях их длительное нагреванне с водой в теченне суток приводит К разложению почти половины продукта.
Известны многочисленные взрывчатые динизроизомеры толуола. Эти вещества с близиими детонационными свойствами уступают тротилу по бризантным и фугасным качествам, однаКо всё же представляют грозную силу. Некоторые из них присутствуют в виде
примеси в техничесхом тротиле.
Самостоятельно во взрывном деле применяется только 2,4- дин нтротолуол, КаК наиболее химичесии доступный изомер. Бризантные композиции на его осиове и сегодия широно примеияются в
Даже мононитротолуол, взрывчаТые свойства ноторого в чистом виде не просматриваются, в смесях с хонцентрированной азотной иислотой представляет грозное оружне. На его основе разработано несиольюэ жидиих ВВ: гельгофит (сост. 360) и геллит (сост. 361).
При онислительном воздействии нитрующей смеси на толуол помимо тротила образуется не менее интересный сопутствующий
горнодобывающей промышленности. В их числе: скальный толамит (сост. 144), польскне аммониты №2 и №5 (сост. 206, 207), мартннит (сост. 309) и даже неюэторые виды пластита (сост. 347). Иногда он применяется в смеси с мононитротолуолом: английский юнижекс (сост. 243).
Глава 6. Ароматическне громовержцы
141
6.3. Юьявольсхде зелье с запахом миндаля
тот грандиозный взрыв было слышно за сотни километров. Он
длился 40 секунд, поднял в небо 207000 м3 породы и вызвал
гигантскую морскую волну высотой 60 м.
Так взлетел на воздух скалистый подводный риф Флуд-Рок площадью 3,5 га. Взрыв открыл проход Хэлль-Гэт в Нью-Йоркский порт, сократив более чем на 12 часов выход в Атлантический океан. Подготовительные работы длились 16 лет. Длина подземных галерей составила 6,5 км. В буровые скважины общей протяжённостью 34 км было заложено 13286 зарядов нового взрывчатого вещества общей массой 128000 кг.
Руководил проектом инженер-генерал Ньютон (яблоко упало на его однофамильца). Это его 12-летняя дочка в 11 часов 13 минут замкнула роковой рубильник и более чем 5 млн. долларов взлетело на воздух: именно во столько обошлись налогоплательщикам эти взрывные работы.
Пожалуй, это был наиболее мощный взрыв XIX века: три подземных толчка прокатились под Нью-Йорком, но город чудом остался на прежнем месте.
Инженеры-исследователи Аббот и Ньютон использовали для взрыва только что запатентованный (1881) хлоратный порох рэкарок, содержащий бертолетову соль и открытый наКануне Байером (1874) нитробензол.
+ 2,4,6-Тринитробензойная кислота (ени.и-тринитробензойная кислота) - жёлтые ромбическне иглы из воды, trw 221-223°С. Рас- СООН
S
творима в воде (2,05%), этаноле (26,6%), эфире q ^ 7
(14,7%). Отличается низкой механической чувство- - 'N|4J тельностыо, при действии капсюля детонатора взры- вается. Самостоятельного промышленного примене- j(jq
ння в качестве ВВ не находит. Образуется в виде примеси при производстве тротила.
142
Часть 1, Опасное знакомство
Этот ядовитый продукт с аппетитным запахом и видом ликёра «Амаретто» в смеси с концентрированной азотной кислотой почти сразу нашёл применеине для изготовления знаменитого гельгофита - одного из жидких ВВ Шпренгеля:
C6H5N02+ 5HN03 —> 6С02 + 5Н20 + 3N2 Помимо неплохих фугасных качеств этого кислого состава (при взрыве объём увеличивается в 600 раз), важным достоинством является лёгкость его приготовления из невзрывчатых веществ непосредственно на «рабочем месте».
Нитробензол входит в состав некогда очень известной хлоратной взрывчатой смеси Прометей (0№3, сост. 49). В качестве активного желатинизатора он широко применялся для изготовления пи
Глава 6. Ароматическне громовержцы
143
роксилинового пороха Монрое индюрита, а также кинетита (сост. 325).
Этот нитроуглеводород и сегодня используется для пластификации ВВ и желатинизации бездымных порохов.
Другое дело динитропроизводные бензола: при действии детонатора они взрываются. Так, основной изомер в техническом динитробензоле - 1,3-дннитробензол входит в состав многих промышленных ВВ. Чаще всего он применяется с аммиачной селитрой, например, в германских робуритах (сост. 215, 216), шведских и английских беллитах (сост. 211, 212) и некоторых аммонитах (сост. 182). Также его используют как активный заменитель более дорогой камфоры в производстве пироксилиновых порохов и целлулоида.
Изомерные тринитробензолы по детонационным характеристи- Кам не уступают тротилу и пикриновой кислоте, часто превосходя их по силе бризантного действия. Однако более низкая химическая доступность и трудность разделения сопутствующих продуктов отодвинула эту потенциальную группу ВВ на дальний план.
Наиболее перспективный из них симметричный 1,3,5- тринитробензол, который обладает мощным детонирующим действнем. Спорость его взрыва достигает 7,0 Км/с, а по силе детонации
144
Часть 1. Опасное знакомство
Не успели химики синтезировать 1,3,4,5-тетранитробензол, а пиротехнини тут же попытались сделать из него супервзрывчатку. Им это уже почти удалось. Новый продукт по фугасному действию превосходил знаменитый тротил в 1,6 раза, имел вполне приличный вид... Но, к сожалению, на этом преимущества захончи- лись. В присутствии влаги тетранитробензол быстро превращается в
он превосходит пикриновую кислоту и многне известные ВВ. Однако его практическое примененне мало рентабельно.
Глава 6, Ароматическне громовержцы
145
более дешёвую пикриновую кислоту да ещё с выделеннем агрессивной азотистой кислоты.
сейчас Вы узнаете почему.
Ещё в первую мировую войну в качестве высокоэффективных ВВ нашли примененне нитроксилолы. Технология их получения мало отличалась от производства тротала, однаКо позволяла расширить арсенал военной взрывчатки и задействовать дополнительные сырьевые ресурсы.
Обычно, нитрованнем технического ксилола получают взрывчатую смесь его тринигроизомеров. После окделения низютплавкой эвтектической смеси (ксилилового масла) выделяют твёрдое вещё- ство ксилил, в основном содержащее 2,4,6-тринитроксилол с примесью 2,3,5-изомера (до 20%). Такой технический продукт плавится при 165-170°С, что ограничивает его примененне методом заливки. Для снижения температуры плавления к нему часто примешивают тротил либо мелинит.
При большом избытке нитрующей массы все стадии нитрования ксилола можно совместить в одну. В 14 г нитрующей смеси,
6.4. УТодождите. Это не всё
оворяТ: «Кашу маслом не испорТишь», - это смотря каким. На-
пример, ксилиловое масло для этих целей явно не подходит. И
Скорость детонации ксилила лежит в пределах 6,25-6,6 км/с (при плотности 1,40-1,58). По силе фугасного действия он в 1,25 раза слабее пикриновой кислоты и по взрывчатым характеристикам приближается к показателям тротила. Его чувствительность к удару даже больше, чем у тротила, зато восприимчивость к детонации чуть ниже. Ксилил легко воспламеняется от огня и устойчиво горит в малой массе без детонации.
Ксилиловое масло тоже не выбрасывают. Оно обладает взрывчатыми свойствами, хоть и более слабыми. А за счёт жидкого агрегатного состояния применяется в технологии некоторых взрывчатых композиций.
Входящий в его состав мононитроксилол в сочетании с моно- нитробензолом и азотной кислотой в своё время широко использовался для изготовления жидкого ВВ геллита (сост. 361).
В своё время ксилил активно использовался для изготовления взрывчатых веществ военного назначения, например, высокобри- зантой тройной смеси МТХ (мелинита 55%, тротила 35%, ксилила 10%, сост. 338).
Глава 6. Ароматическне громовержцы
147
Полинитропроизводные триметилбензола (мезитилена и ге- мимеллитола) также обладают бризантным действнем, хотя существенных преимуществ перед тротилом и хсилилом не имеют, а себестоимость их значительно выше.
+ 4,5,6-Триннтрогемнмеллнтол (4,5,6-трнннтро-1,2,3-трнметнлбензол) -
а
призм этическне кристаллы из этанола; tnn 209°С; не
растворим в воде. Взрывается от капсюля-детонатора. „ ( 3
На открытом пространстве горит коптящим пламенем. 3 3
В промышленном производстве ВВ не применяется 02l'r'y''N02
из-за низкой доступности.
*ГО2
Ксилил применяется для усиления бризантных свойств и детонационной чувствительности некоторых аммонитов, например, германского скального аммонита NX (хсилила 23%, аммиачной селитры 77%, сост. 217). Последний обладает внушительным взрывчатыми параметрами и мало чем отличается от знаменитого шнейдерига. Он также склонен к «перепрессовке» с вырожденнем бризантных свойств под высоким давленнем, а по силе фугасного действия в 1,3 раза превосходит тетрил.
148
Часть 1. Опасное знакомство
Ароматическне углеводороды с более длинными боковыми цепями обычно не используются для получения взрывчатых нитросоединений, тах как азотная иислота онисляет алифаточескне фрагменты, снижая выход хонечных продуктов. Кроме того, избыток углерода повышает кислородный дефицит реакции их разложения, и они сильно хоптят.
того, что в 1887 г счастливчик К. Мартенс остался жив, после того
Как синтезировал и лично испытал мощное ВВ тетрил. Его получе-
нне отличается особой простотой, реакцию нитрования замещенно-
го анилина облегчает аминный компонент. Поэтому нарабатывать
Другое дело искусственный мускус (амбровый или ксилоль- ный), применяемый в парфюмерии: и взрывчатые характерисгики приличные и устойчивый аромат после взрыва.
6.5. Счастливчш^Мартенс
обственно говоря, отпираться было бесполезно и пришлось взять ответственность за открытне на себя. А всё началось с
Глава 6. Ароматическне громовержцы
149
тетрил впрок я не рекомендую, даже, если Вэс мучшот приступы пэнического стоэхэ по ночэм.
ISO
Часть 1. Опасное знакомство
В 1854 г. Лизани синтезировал мощное ВВ иикрамид, по силе взрыва превосходящее тротил. ЭтоТ продукт представлял собой 2,4,6-тринитроанилин и получался действнем пятихлористого фосфора на пикриновую кислоту с последующей обработкой полученного хлорпроизводиого твёрдым харбоиатом аммония. Его совре- меиный сиитсз из анилина включает дополнительную стадию защиты аминогруппы от разрушения азотаой кислотой путём сульфиро-
Это ВВ обладает замечательиыми свойствами. Оно эндотер- мично (молекулярная теплота образования -40,8 кап), а по силе взрыва и чувствительности превосходит тротил и пикриновую пи- слоту: Q = 4600 кДж/кг, V0= 765 л/кг, скорость детонации 7,5 км/с (при d = 1,63). Продует сравнительно легко прессуется до плотного состояния (d = 1,71 при 2000 кгс/см2).
Тетрил нашёл примененне в качестве бризантного ВВ для напекшей, промежуточных детонаторов, детонирующих шнуров и сна- ряжеиия торпед. Для облегчеиия техиологии чаще используется его сплав с тротилом (1:1, tn;, 65°С, сост. 341). Тетрил входит в состав многих усиленных аммонитов (сост. 185-187).
Глава 6, Ароматическне гаоиовсожцы
151
Благодаря патенту Флюрештейна мир познакомился с ещё одним важным представителем этой группы ВВ. ТетранитроНнилин подобен тетрилу, как по строению, так и по детонационным характеристикам. Кроме того, он имеет два важных преимущества: его чувствительность к удару меньше, чем у тетрила, а Фугасность на 15% выше.
вания либо ацилирования уксусным ангидридом с последующим гидролизом после нитрования.
В виде легкоплавкой смеси с тротилом пикрамид до недавнего времени широко использовался для начинки снарядов и авиабомб.
Остальные тринитроанилины проявляют незаурядные детонационные свойства и в качестве термостойких ВВ часто применяются для прострелки нефтяных скважин. NH-,
Ещё в разгар империалисгической войны Германия первой
применила суровое ВВ повышенной моищости - гексит. Скорость
его детонации достигает 7,15-8,6 км/с, Q = 4200 кДж/кг, V0 = 675 л/кг.
Он и сегодня используется в качестве термостойкого ВВ и горючего
компонента некоторых твердотопливных ракет. Несмотря на то, что
гексит оказался не чувст-
вительным к трению и на-
греванию, его восприим-
чивость к удару даже вы-
ше, чем у пикриновой ки-
слоты.
Для повышения меха-
нической устойчивости
гексита готовили его
смесь с тротилом (35:65,
сост. 342), которая легко
плавится на водяной бане.
Её употребляли для «за-
ливки» германских авиа-
бомб. К сожалению, этот
взрывчатый состав дето-
нирует от попадания пули
с близкого расстояния.
Позже для снаряже-
ния боеприпасов стали
использовать малочувст-
вительный сплав гексита с
тротилом (1:1). Подобный
состав с добавленнем алюминия широко применяли для начинки
реактивных снарядов и противопехотных мин.
Глава 6. Ароматическне громовержцы
153
Этот продукт нетрудно получить нитрованнем динитроди- фениламина. но можно воспользоваться и обычным бензолом
Гекснг, являясь гексаннгродифениламином, проявляет кислые свойства. Его аммиачная соль известна под нежным именем «ау- ранции» (дипикриламннат аммония) и также взрывоопасна, причём, по фугасному действию она даже превосходит гексиТ. Взрывается от детонатора.
Ещё одна соль гексита дипикриламннат кальция крупнотоннажно применяется в мирных целях для извлечения ионов калия из морской воды. Однако при действия капсюля-детонатора она превращается в грозное ВВ.
Свинцовая соль гексита (дипикриламннат свинца) отличается повышенной механической чувствительностью и является перспективным инициирующим ВВ.
154
Часть 1. Опасное знакомство
На сегодняшний день гексанитродифенилмочевина является скорее экзотическим ВВ и применяется в основном в специальных цедях. По мощности взрыва она превосходит тротил, а её чувствительность к удару проявляется на уровне пикриновой кислоты.
Известны и другне нитропроизводные анилина, проявляющне взрывчатые свойства, но их действне слабее и самостоятельно они не применяются.
155
Глава 6. Ароматическне громовержцы
Взрывчатые свойства нитропроизводных фенилгидразина проявляются значительно сильнее. Многне из них детонирую!- даже от сильного удапа.
Некоторые нитрозопроизводные анилина в свободном виде проявляют пирофорные свойства и легко воспламеняются по мере высыхания.
156
Часть 1, Опасное знакомство
Такой технический продукт под названнем «мононитронафта-
лин» или «Нитронафталпн» в своё время активно применялся в
горнодобывающей промышленности.
Он обладает весьма слабыми взрывчатыми свойствами, но бла-
годаря низкой температуре плавления и мягкой консистенции ис-
пользуется для приготовления некоторых плавленых ВВ. В их чис-
ле: вещества Стритта (шеддиты 0№1, 0№1/41, О№1/60 bis,
0№2, сост. 50-52, 171, 193, 194), MMN (сост. 331), состав Фавье
№3 (сост. 346) и др.
детонирует от капсюля.
Ещё больший послужной список у технического динитронафталина. Обычно, он состоит из смеси изомеров, в которой преобладает 1,5- и в меньшей степени 1,6- и 1,8-диниТронафталин. Этот продукт представляет собой твёрдые гранулы, чешуйки или светло- жёлтые кристаллы с температурой плавления 155-160°С. Его максимальная плотность 1,5, а гравиметрическая только 0,9. Температура вспышки динитронафталина 300-310°С. От нагретой проволоки он воспламеняется при 245°С. Горит коптящим пламенем. Продукт мало чувствителен к механическому воздействию. Детонирует от капсюля.
ж _.т/ 1як «и л . зуиик цмь л1Я1\у/дц. | рц
6.6. Хонденсиро&анный истребитель льоли
одумать только, нафталин, запах которого у оольшинства чи-
тателей ассоциируется с молью, после небольшой модерниза-
ции можно использовать и на оолее крупную дичь.
Глава 6. Ароматическне гпомовепжцы
157
Динптронафталин также обладает невыразительными взрывчатыми свойствами и ведёт себя даже слабее динитробензола. По «работоспособности» он в 2,85 раза уступает тротилу. Максимальная скорость его детонации составляет всего 1,15 км/с и лежит в диапазоне порохов. Кислородный дефицит взрывного разложения динитронафталина - 139%.
Вместе с тем, в присутствии окислителей динитронафталин преобразуется, резко увеличивая объём выделяемых при разложении газов. Так, в комбинации с аммиачной селитрой в своё время очень активно производились взрывчатые вещества типа Фавье: динафтиты, динафталиты и шнейдериты. Например, скальный гризунит lb (roche, сосТ. 195), динафталиты 1с (шнейдерит, сост. 202), 1А (сост. 192) и №5 (сост, 198) (табл, 13).
Хорошо зарекомендовали себя смеси динитронафталина с перхлоратом калия (сост. 345), а также его сплавы с пикриновой кислотой MDN (сост, 330, табл. 19). Эти ВВ отличаются мощным фугасным действнем и водоустойчивыми свойствами. Их важным достоинством является очень низкая механическая чувствительность.
Технический Тринитронафталин получается воздействнем нитрующей смеси (HNO3 + H2S04, 1:1) на а-нитро нафталин из расчёта 4,7:1. Продукт представляет смесь, в которой преобладает
1,3,8- тринитронафталин с примесью 1,3,5-изомера.
Тринитронафталин мало чувствителен к удару, влагоустойчив и применяется в технологии многих рудничных ВВ. Это вещества Фавье с аммиачной селитрой: тринафталиты NJValc bis, N№la bis,
158
Часть I. Опасное знакомство
N№3, гризунафталит пластовый N№4 (сост. 191, 196, 197, табл, 13). Также он входит в состав предохранительных ВВ, содержащих перхлорат аммония: ионкитов (0№11, сост. 74) и каипинитов (0№13, сост. 76).
С военной целью на основе зринитронафталина применялся германский три-тринал, содержащий 66% тротила (сост. 344).
Тетранитроиафталин синтезируют в более жёстких условиях (нагреванне при 120°С в теченне часа в нитрующей смеси с избытком олеума). Конечный продукт получаемый кристаллизацней из уксусной кислоты состоит из тонких жёл/гых игл (tn;, -220°С) и представляет смесь изомеров:
1.3.6.8- тетранитронафталин - жёл/гые иглы из этанола;
Сл 207°С; трудно растворим в этаноле; не растворим в воде;
1.3.5.8- теТранитроиафталин - желтоваз ые ежи из ацетона;
Сл 195°С; трудно растворим в этаноле; хорошо растворим в ацетоне;
1.2.5.8- Тетранитронафталин - жёлтые призмы из азотной кислоты; tp^ 270°С; трудно растворим в этаноле и в воде.
Технический тетранитроиафталин как и остальные нитронаф- талины малочувствителен к удару, но обладает наиболее мощным бризантным действнем в их ряду. При этом он вполне устойчив к действию влаги.
Даже при низкой относительной пло/гности заряда 0,3 он развивает весьма приличное давленне взрыва 3745 кг/см". Имеет благоприятный кислородный баланс. На открытом воздухе тетранитронафталин сгорае/г коптящим пламенем, не детонируя. При сильном ударе или действии капсюля взрывается.
Следует име/гь в виду, что все нитронафталины при контакте токсично действую! на центральную нервную систему, кроветворную функцию и печень - во/г Вам и «ашгимоль».
ских препаратов «уротропин» и «кальцекс», после обработай дымящей азотной кислотой превращается в мощнейшее ВВ - гексоген. А вот химик-изобретатель Ленсе в 1897 году об этом догадался первым.
1еплота взрыва гексогена при плотности 1,7 составляет 5420 кДж/кг, максимальная скорость детонации 8,8 км/с, работоспособность в свинцовой бомбе Трауцля 480-495 мл, т.е. по силе фугасного действия он превосходит тротил в 1,65 раза. Гексоген развивает колоссальное давленне детонации 34,7-35,4 ГПа, превышая этот параметр для тротила в 1,69 раза. Критический диаметр его устойчивой детонации всего 1-1,5 мм. С повышеннем плотности его взрывчатые качества возрастают Гексоген весьма восприимчив к механическому воздействию. Его чувствительность К удару на копре №2 - 70 мм, а К трению на маятнике без кварцевого песка 150 МПа. Поэтому для флегматизации гексогена часто добавляют воскообразные вещества.
На открытом воздухе гексоген сгорает ярким белым пламенем, а от раскалённой спирали или при быстром нагревании детонирует. Температура его вспышки -220°С. Нагреванне до 185°С он выдерживает 2,5 часа.
В качестве очень мощного бризантного ВВ гексоген широко применяется для снаряжения боеприпасов. Также он является сенсибилизатором многих взрывчатых композиций на основе аммиач-
ы могли и не знать, что «сухой спирт» (гексаметилентетра-
мин), который составляет основу медицинских антисептиче-
Глява 7, В работе всё та же ннтпо-группа 159
Глава 7. В работе всё та же нитро-группа
7.1. Из сухого спирта — сухую взрывчатку
160
Часть 1, Опасное знакомство
ной селитры (аммоналов и скальных аммонитов), компонент пластичных ВВ типа гексопластов и эластичных детонирующих шнуров, используется в линейных разрядах для сейсморазведки и в составе термостойких ВВ для прострела скважин (к примеру, айри- гел, сосг. 340)
Гексоген весьма ядовит (ПДК 0,001 мг/л): при длительном контакте поражает ЦНС (прежде всего головной мозг), вызывает гемолиз крови и анемию.
Когда в остросюжетном боевик-е вспоминают о пластите или пластиковой взрывчатке С-4, замаскированной под жевательную резинку, которую главный герой умудрился спрятать во рту, а потом взорвал базу террористов - не верьте. Мощность взрыва этого ВВ не намного превышает тротил, а в основе его в основном всё тот
Глава 7. В работе всё та же ннтро-группа
161
же геКсоген. Главное же преимущестео пластита в способное™ плотно прилегать к предметам, что облегчает процедуру минирования и усиливает дробящий эффект взрыва. Его отечественная маркировка (ПВВ-4, пласТиТ-4, ПВВ-5, ЛПВВ-9, ЭВВ-11), по- видимому, связана с прилагательиыми: пластичный, липкий и эластичный, а дополиительиая аббревиатура «ВВ» говорит сама за себя. Названия же американских пластитов более однообразны (С-3, С-4, С-5).
Классический пластит (гексопласт) представляет собой смесь гексогена (75-90%) с пластификаторами (церезин, парафии, воск и др.). Ои может иметь консистенцию от пасты до пластилина или даже плотиой глииы. С повышеинем содержания пластификатора улучшаются механическне свойства гексопластов (эластичность, водоустойчивость и др.) однако снижается их мощность и восприимчивость к детонации. Этот взрывчатый продукт практически не чувствителеи К удару, прострелу пулей, трению, искре. Он не гигроскопичен. Даже многолетнее (свыше 30 лет) пребыванне его под водой или в металлическом корпусе не измеияет взрывчатые свойства. Без ущерба качеству выдерживает длительное иагреванне ниже критической температуры. При воздействии открытого пламени загорается ярким энергичным огиём. Длительиое облучеине иа
солнце приводит К потемнению продукта и незначительному повы- шению чувствительности. Его поджиганне в замкнутом простран- стве в большой массе может привести К детонации. Гексопласт очень безопасен в обращеиии и иадёжио взрывается только от стандартного капсюля-детонатора №8, погружёниого в массу иа глубину в 1 см.
Другне отечественные гексапласты имеют консистенцию каучука или сырой резины и могут содержать клеящне добавки. Так, пластит марки ЭВВ-11 выпускается в виде эластичных лент, а марки ЛПВВ-9 даже упаковывается в тубы, как зубная паста.
162
Часть 1. Опасное знакомство
В последнее время арсенал пластанных ВВ заметно расширился. Некоторые из них помимо гексогена содержаТ октогеи, ТЭН, пеитолит или тетрил, а в качестве пластификатора включаю!' нитропроизводные ароматачесиих углеводородов, сгущёииые нефТяиые масла, специальиые КаучуКи, горючне смолы и взрывчатые нитрополимеры.
ТаК, широко применяется пластит, состоящий из смеси геКсо- гена (77%) с тетрилом (3%) и тротилом (4%), пропитанный динитротолуолом (10%) с мононитротолуолом (5%) и пластифицированный нитроцеллюлозой (1%)(сост. 347).
Прославленная американская взрывчата С-4 включает 91% геисогеиа и 9% пластифинаторов, в числе которых полиизобутиле- новый КаучуК вистанехс (2,25%), дшжтилсебацинат (5,31%) и жидкая смазка (1,44%) (сост. 348).
ГотовяТ пласТиТы осторожным введеннем измельчённого бри- зантного ВВ в расплавлеииый или разбавленный летучим растворителем пластификатор.
В 1941 г. доктор философии Мичиганского уииверситета Джои К. Шихаи, размышляя о смысле жизии, вместе со своим учителем профессором В. Бахманом разработал оригииальиый способ сиитеза гексогена, позволивший повысить Традициоииый выход в два раза (до 70%), для чего в реахциоииую смесь стали дополнительно вводить нитрат аммония и ухсусный ангидрид:
В том же году Г. РайТ и В. Бахман в продуктах этого производства помимо гексогена обиаружили иовое мощнейшее термостойкое ВВ октоген.
Глава 7. В работе всё та же нитро-группа
163
Оказалось, что
октоген также чув-
сТвиТелен к механи-
ческому воздейст-
вию, хоТя несколько
менее восприимчив,
чем гексоген. Его де-
тонация в копре №2
происходит при вы-
соте поднятия 92-
100 мм и от трения
под маятником без
кварцевого песка
186-220 МПа.
Октоген отличается высокой термостойкостью: температура его вспышки ~330-337°С; температуру 200°С он выдерживает более 8 часов, 205°С - 4 часа 30 минут, а 220°С - 2 часа.
Он развивает колоссальную теплоту взрыва до 5460 кДж/кг при плотности 1,8, а по силе фугасного действия лишь немного уступает гексогену (работоспособиость в бомбе Трауцля 415 мл). Октогеи является одиим из наиболее «крутых» бризантных ВВ: максимальная скорость его детонации достигает— рекордной величииы 9,12 км/с, V0 782 л/кг.
Во флегматизироваииом виде и в смесях с легкоплавким троги- лом (октол) октоген применяется для снаряжения боеприпасов, детонационных шнуров, прострела высокотсмпературиых нефтяиых скважии (режим до 210°С), приготовления ракетного топлива, дробления слитков и даже при разгрузке доменных печей.
165
Глава 7. В работе всё та же низро-гпуппа
Он также не уступает гехсогеиу по токсичиоста и успешио поражает ЦНС и кроветвориую систему.
Из сухого спирта несложно приготовить ещё несколько менее зиаменитых, ио весьма полезиых ВВ: ММАН (монометиламина ниТраТ), ЦТМТНА (циклоТримеТиленТриниТрозоамин) и ДНПМТА.
Если Вам понадобится ДНПМТА для производсТва каучука, знайте, что готовится он очеиь просто. Раствор, содержащий 2,8 г
Из тех же продуктов, слегка видоизмеиив условия, получается циклотриметилентринитрозоамин (ЦТМТНА). Это мощнейшее ВВ по детонационным характеристакам превосходит— Тротил, одна-
Всё из того же уротропина можно получить ещё одио интерес- иое взрывчатое вещество - монометиламина нитрат (ММАН). ЭтоТ аминный компонеит широно примеияется в органичесиом син- тезе, в том числе в производстве многочисленных лехарств. В отличне от вышеописанных соединеиий заставить его детонироваъь с помощью молотка дело неблагодарное. Чтобы завести таКое веще-
166 Часть 1, Опасное знакомство
КО имеет один существеииый недостатоК — иизкую химичесиую устойчивость.
Глава 7. В работе всё та же нитро-групня 167
ство, понадобится не менее 2 г ГМТД. Вместе с тем, моиометила- мина иитрат используюТ при компоиовке недорогих промышлеи- ных ВВ Типа астралитов. Скорость детонации этой соли достагает 6,1 км/с при озлюсительной плоТносТи 1,2, а в композициях с гидра- зин-гидпатом до 8 км/с.
Метод получения ММАН из сухого спирта далеко не самый экономичный, жэ зато вполне доступиый. В 50 мл 15% соляной ки-
из-за химической инертиости. Их даже называли «химическими мертвецами» пока за «воскрешенне» не взялись немецнне химини Герман Кольбе (1818-1884), Виктор Мейер (1848-1897) и иаш со-
7.2. Воскрешенне парафиновых мертвецов
равиительио Не так давио в XIX в. до 70% парафииовых угле-
водородов, выделяемых при перегонке нефта, выбрасывалось
168
Часть 1. Опасное знакомство
оТечесТвенниК Михаил Иванович Коновалов (1858-1906), разработавшне методы ипгроваиия этих вещеста.
Некоторые иигроуглеводороды нашли примененне в качесТве компонентов топлива ракеТ и промышленных ВВ. Особого внимания в этой группе заслуживаю!— нитропроизводные метана.
Совремеииые техиологии синтеза иигропарафинов включаюТ обработку попутных газов нефтспереработжи разведеииой азоТной кислотой при температуре около 450°С и давлении 1,0 МПа с последующей ректификацней.
Нитрометан получают— деструктивным нитрованнем пропана парами ионцентрированной азоТной кислоТы. Однако его можно сиитезщэовать и в более мягких лабораторных условиях.
1 фодукт ооладает низкой чувстеительиостъю к удару, детонирует от взрыва тротила массой более 3 г. Скорость детонации нитрометана до 6,5 км/с, бризантности в тесте «обжимания» 15 мм от шашки тетрила массой 5 г. По силе фугасного действия он в 1,44 раза превосходиТ тротщл. Критический диаметр его детонации в стальной трубе 8-10 мм. По энергетическим характеристикам ниг- рометпи близок к гексогену.
НиТромеТан успешно используюТ в нефтедобывающей про- мышленносТи для вНуТрипластовых взрывиых рабоТ. Он имееТ ряд несомненных достоинств: обладает хорошей текучестью даже при минусовых температурах, мало растворяется и практически не смешивается с водой, что даёТ возможность примеиятъ его на обвод-
Глава 7, В работе всё та же ннтро-гпуппа
169
ценных участжах. Кроме того, он тяжелее воды, что позволяеТ заряжать скважины даже через слой воды.
Нитрометан обладает высокой концентрацней энергии и эффективностью взрыва. Его немаловажным преимуществом является весьма низкая токсичность, которая не превышаеъ показатели бен- зина.
Это жидКое ВВ расТворяеТ многне нитросоединения, которые используются в качестве его загустителей (тетрил 40%, сост. 349; тротил 30%, сост. 350; гексоген 3%, сост. 351; табл, 20). Критический слой устойчивой детонации таких «растворов» составляв! всего 0,5-1 мм.
Таблица 20. Жидкне ВВ
170
Часть I. Опасное знакомство
Кислородный баланс взрывного разложеиия ииТромеТаиа стремится к идеальному (- 0,393%). Вместе с тем, введеине аммиачиой селпгры в состав ииТропарафиНовых эвтектических смесей позволя- еТ значительно повысить их фугасные свойсТва и экоиомичиосгъ взрывных работ.
Таку стехиометрическая смесь шггрометана с аммиачиой селитрой (33:67. сост. 352) на 12% эффективнее аналогичиой тротиловой (22:78, сост, 180). Обычно, такне взрывчатые смеси готовят на месте применеиия, пропитывая селитру в шпуре.
Очень эффективиы пластачиые высокоустойчивые ВВ на осио- ве загущённого иитрометаиа и мелкодисперсиой аммиачиой селитры, которые по мощности не уступают дииамитам, ио имеют массу преимуществ: высокую морозоустойчивость, низкую механическую чувствительность, себестоимость и токсичиость. Объёмиая энергия их взрыва достигает 7560 кДж/л, бризантности в тесте «обжимания» 14-19 мм, скорость детонации до 5,8 Км/с, работоспособность в бомбе Трауцля до 490 мл (т. е. иа уровне ТЭНа и гексогеиа, в 1,7 раза выше тротила).
В состав многих простейших ВВ типа ннгалитов и гранулитов нитрометан добавляют в качестве сенсибилизатора, повышающего восприимчивость к импульсу детонатора.
Введеине в состав нитрометана алюминия (до 25%) позволяет увеличить объёмную энергию взрыва почти в 2 раза (до 9660 кДж/л), значительно превосходя по этим показателям аммонал, алюмотол, граммонал и акватол.
Для повышеиия физической стабильности подобных ВВ сгущают иитрометаи либо вместо алюминневой пудры применяют тоы- кую стружку, образующую жёсткий кариас. Если «работоспособность» свободиого иитрометаиа иаходигся иа уровне аммоиита 6ЖВ, его смеси с селитрой (36:63, сост. 353) даже несколько ииже, то композиция с алюминневой пудрой (3:1, сост. 354) в 1,73 раза и дюралевой стружкой (3:1) в 2,4 раза мощнее этого грозиого аммоиита.
Основным недостатком ВВ иа осиове иитрометаиа, пожалуй, является отиосительио высокая летучесть, токсичиость паров, ограниченный срок хранеиия.
Глава 7. В работе всё та же нитро-группа
171
Окислительные и детонационные свойства нитропроизводных метана усиливаются с повышеннем содержания азота. Ещё в 1857 г. Леон Николаевич Шишков (1830-1909), ученик Дюма и Бунзена, изучая разложенне производных гремучей и изоциануровой (фуль- минуровой) кислот, получил нитроформ и тетранитрометан.
172
Часть 1. Опасное знакомство
Чтобы получить тетранитрометан, не обязательно обрабатывать ацетилен окислами азота в присутствии солей ртути.
Скорость детонации тетранитрометана в стальной трубе составляет 6,4 км/с, теплота его взрыва 6300 кДж/кг, а объём выделяемых газов 670 л/кг.
Следует иметь в виду, что в спирто-щелочной среде взрывчатые свойства тстранитрометана возрастают за счёт образования взрывчатых солей тринитрометана:
C(N02)4 + КОН + С2Н5ОН = КС(№)2)3 + C2H50N02 Добавленне тетранитрометана к тротилу (3:2, сост. 357) позволяет поднять теплоту взрыва такой смеси до 7180 кДж/кг и увеличить её работоспособность в 1,61 раза.
Стехиометрическая смесь тетранитрометана с нитробензолом по мощности взрыва превосходит тринитроглицерин.
Тетранитрометан в смеси с двуокисью азота (7:3, tnjl -30°С; сост. 356) используют как высокоэффективный окислитель для жидкотопливных ракет.
173
Глава 7. В работе всё та же ннтро-rnvnna
Взрывчатые жидкости на основе тетранитрометана с алифатическими и ароматическими углеводородами также отличаются высокой детонационной способностью. Например, критический диаметр устойчивого взрыва эквимолярной смеси теТраниТромеТана с керосином (сост 358) составляет всего 1,2 мм, а скорость детонации достигает 8,5 км/с, что позволяет использовать её в технологиях взрывного бурения и для контурных взрывов ограниченных объёмов. По сравнению с мононитрометановыми ВВ они ошиваются более высокой физической стабильностью и внушительными бризантными характеристиками.
Перспективной является разработка современных ВВ на основе полинитропроизводных метана.
Также незаурядными детонационными свойствами обладают близкне по строению нитропроизводные других олефинов. Некоторые из них применяются в качестве ракетного топлива. Стехиомсг- рическне смеси нмгроэтана или нитропропана с аммиачной селитрой по сравнению с аналогичными взрывчатыми композициями иитрометаиа более стабильны, правда, их энергетическне показатели на 15-18% ниже.
174
Часть 1. Опасное знакомство
Взаимодействнем нитроформа с диметилмочевиной удалось синтезировать с высоким выходом (95%) очень важное взрывчатое соединенне замещённой гексанитромочевины - БТЭМ. Скорость его детонации достигает 8,0 км/с. Обжатне свинцовых столбиков высотой 60 мм, диаметром 40 мм стандартным зарядом составляет 26 мм. Расширенне в свинцовой бомбе Трауцля - 465 мм. При этом вещество имеет идеальный кислородный баланс (0%). Чувствительность БТЭМ к удару находится на уровне гексогена и составляет 50- 60% при падении груза массой 2 кг с высоты 30 см. Реакция его
r—rnKiRHom гзязпожения имеет rип—
70-е годы предложил в качешве жндкнх ВВ смеси концентрнрован- ной азотной кислоты с углеводородам и или ароматнческнмн ннтро- производнымш
В чнсле наиболее легендарных веществ Шпренгеля оксонит, смесь пикриновой и азотной кнслоты (58:42, сост. 359), и гельго- фит, содержащий мононнтробензол и азотную кислоту (28:72, сост. 360) на кнзельгуровом наполннтеле.
Эта ВВ не уступают по силе взрыва дннамнтам, прнчём, активность недорогого гельгофнта даже несколько выше.
В «империалнстнческую» для снаряження французскнх авна- бомб применялся геллит, смесь мононнтробензола и ннтроксшюла с 94% азотной кислотой (18:18:64, сост. 361). Скорость его детона- цИИ достигает 6,7 км/с.
Глава 8. Проще некуда. Жидкне ВВ 8.1. ЯТот самый ИГпренгехь
XIX в., пожалуй, мало что так отвлекало химиков от работы, как постоянные открытия. Вот и англнчаннн Г. Шпреигель в
Глава 8. Проще некуда. Жидкне ВВ
175
Введенне такого сильного окислителя, как азотная кислота, в смеси с тротилом (54:46, сост. 362) позволяет выровнять кислородный баланс его взрывного разложения и повысить эффективность детонации почти в 1,5 раза.
Практическое использованне этих составов ограничено летучестью азотной кислоты и её высокой агрессивностью, поэтому современные варианты подобных ВВ включают её желатинизацию.
Весьма доступными являются гели азотной кислоты с ферросплавами, полимеризованные полиакриловой кислотой либо её амидом, теплота взрыва которых в пределах 8400-9250 кДж/кг или 12500-13800 кДж/л.
Рекордной величины достигает теплота взрыва желатпнизиро- ванной азотной кислоты с алюминневой пудрой (11750 кДж/кг, сост. 363).
В качестве наиболее ходовых контейнеров для жидких ВВ одно время использовали искусственный кремнезём. Для этого гильзу с несколькими каплями жидкого стекла (силикатного клея) прокаливали на огне. Образующийся белый порисТый кремнезём пропитывали одним из составов Шпренгеля, к примеру, смесью керосина с азотной кислотой крепостью не ниже 98% (1:5, сост. 364), Этот мощный состав устойчиво детонирует от капсюля. При его использовании дело остаётся за малым: приобрести собственный карьер.
8.2. С подачи Шюрпена
идкне ВВ на основе двуокиси азота ещё в 1878 г. предложил XJ- \к_,французский изобретатель Е. Тюрпен (табл. 20). Разработанные им паикластиты представляли смеси на базе этого окислителя с горючими жидкостями: нитробензолом, нитротолуолом, сероуглеродом, нефтью и др., часто с добавленнем сорбента, и готовились перед примененнем.
Так, в конце XIX в. для взрывных работ в ограниченных количествах применялась жидкость, содержащая 36% сероуглерода и 64% двуокиси азота (сост. 365), температура взрыва которой достигала 3354°С, а сила детонации не уступала динамиту №1 (при V0 = 460 л/кг).
176
Часть 1. Опасное знакомство
В первую мировую войну панкластиты использовались для снаряжения авиабомб и снарядов, хотя технология их производства была весьма затруднительна. Из ВВ Тюрпена с этой целью чаще применяли анилит, жидкую смесь двуокиси азота с нитробензолом (7:3, сост. 366), по силе взрыва сопоставимую с «гремучим студнем».
Со временем прижились более высокоплавкне составы, содержащне парафин.
С 50-х годов XX в. панкластиты на основе жидких углеводородов (в том числе керосина и дизельного топлива) претерпевают второе рожденне. Благодаря малому критическому диаметру (1,0-1,5 мм) и потрясающим детонационным свойствам они и сегодня используются для взрывного бурения.
Двуокись азота активно применяется в качестве окислителя в жидкотопливных ракетах.
Смесь двуокиси азота с тротилом (51,6:48,4, сост. 367) достигает рекордной теплоты взрыва 7390 кДж/кг и становится эффективнее последнего в 1,66 раза, что позволяет применять её для контурных взрывов.
Широкое использованне панкластитов ограничено их низкой живучестью вследствне быстрого испарения двуокиси азота О»,,, 21 °С) и удушливым действнем. В этом плане близкне к ним по составу ВВ Шпренгеля имеют некоторое преимущество.
Глава 9. Гремучне соли Аммона
9.1. Ло следам серебряного зеркала-
то бы мог подумать, что производство ёлочных игрушек яв- ляется таким взрывоопасным. Угрозу представляет используемый для нанесения «серебряного зеркала» раствор оксида серебра в аммиаке. Дело в том, что взрывчатыми свойствами обладают многне аммиачные комплексы металлов: Cu2+, Cu+, Hg2+, Со2+, Ni2+, Ag+ и др. Не зря до XIX в. такне вещества называли «гремучими», например, гремучее золоти Au203'4NH3 и серебро Ag20,rNH3. Со временем этот термин закрепился за фульминатом ртути.
Глава 9. Гремучне соли Аммона
177
Эти взрывчатые вещества элементарно образуются растворени-
ем солей, гидроксидов или оксидов металлов в аммиаке.
Так, ТеТрамминокупрониТраТ [Си^НзДДМЗзД («медно-
аммонийный нитрат») - сине-фиолетовый мелкокристаллический
продукт. Он мало чувствителен к удару, однако мощно детонирует
при действии гремучертутного капсюля. Температура его взрыва
настолько низкая, что известны попытки использования этого про-
дукта в качестве антигризутного ВВ. Температура взрыва кристал-
логидратов этой соли ещё ниже, и всё же её примененне ограничено
выделеннем токсичной окиси меди. Аналогичный хлорат тетрами-
на меди (II) инициирующее ВВ, детонирующее при ударе и в со-
прикосновении с огнём.
Некоторые соединения этой группы применяются в качестве
аналитических реагентов, например, медно-аммиачный реактив
Швейцера Cu0(NH3)x(H20)y для обнаружения целлюлозы. Его ис-
пользуют только в растворе, потому, что в сухом виде это уже гото-
вое взрывчатое вещество. Получают его раствореннем свежеосаж-
дённого гидроксида меди (11) в 25% водном аммиаке.
При действии детонатора можно взорвать светло-голубые кри-
сталлы аммиакатов никеля, в частности, его перхлорат
[Ni(NH3)6] (СЮ4)2.
Аммиакаты серебра [Ag(NH3)]OH, [Ag(NH3)2]OH и ртути (II)
[Hg(NH3)4](OH) можно получить раствореннем соответствующих
оксидов в избытке водного аммиака. Они значительно менее устой-
чивы и их длительное храненне в растворе приводит к выделению
очень чувствительных взрывчатых осадков, к примеру, нитридов с
которыми мы ещё встретимся в дальнейшем,
лщ. Если Вы не спешите, можете убедиться в этом сами.
Это очень «ленивый» синтез: 1 г оксида ртути (II) HgO
.. заливают 10 мл 25% аммиака, а через две недели очень ос-
ДА торожно (!) сливают большую часть надосадочной жидко-
сти и отделяют образующийся сверхвзрывчатый продукт
(разумеется, если повезёт):
3 {Ag(NH3)2}OH + 2НтО = Ag3N| + 5NH4OH Для приготовления столь сурового вещества можно вос- Бегид пользоваться ляписным карандашом, который продаётся в аптеке. Достаточно залить его раствором аммиака в из
ш
178
Часть 1. Опасное знакомство
бытке, а остальное сделает время. Если не закрывать банку крыш-
кой, то недели через две на её стенках образуется чёрно-бурая
корка вещества (в основном нитрида серебра с примесью его ими-
да) соскабливать которую даже не пытайтесь. Это вещество
может взорваться уже при взбалтывании раствора.
Жёлтый мелкокристаллический порошок (HOHg^NHjOH, об-
разуемый при обработке оксида ртути (II) эквимолярным количест-
вом нашатырного спирта получил названне «основанне Э. Милло-
на». Он плохо растворим в воде, взрывоопасен, но с 1842 г. его раз-
бавленный раствор применяется как реактив на фенолы и белки,
содержащне тирозин. Количество пострадавших от него лаборантов
нигде не приводится.
Нам же более интересен, получаемый на его основе, так назы-
ваемый «имид оксидиртути» OHg2NH, который легко детонирует
при ударе и вполне подходит для инициирования других взрывча-
тых веществ. Высокая молекулярная масса этого продукта облегча-
ет процесс передачи взрывного импульса.
Имид оксидиртути - коричневый, взрывающийся
при ударе мелкокристаллический порошок. Получают
/Hg\
,Hg
/ \
О >Н2
4Hg/
J
°k ,NH „ ..
\Hg/ дегидратацней основания Миллона щелочью в атмо-
сфере аммиака либо нагреваннем до 125°С (только
очень осторожно: выше 130°С имид детоиирует!).
Широко применяемый в аналитической практике реактив
Несслера K2[HgJ04] для обнаружения аммиака и гуанидина, также
может стать причиной больших неприятностей. Дело
в том, что в ходе этих реакций образуется красно-
бурая соль состава HOHgNHHgJ, выпадающая в
осадок. Так вот, в сухом виде при ударе или нагрева-
нии выше 128°С это вещество детонирует не хуже
гремучей ртути.
жшк Для получения этой йодистой соли 1 г йодида катя раство-.
ряют в 10 мл воды, затем присыпают 1 г жёлтого порошка
йодида ртути (II) HgJ2, добиваются полного растворения
/ч при помешивании и приливают 1 мл 25% раствора аммиака.
з Выпавший красно-бурый осадок отфильтровывают, сушат
при комнатной температуре. Полученный продукт хорошо
растворяется в соляной кислоте или избытке йодида калия.
Глава 9. Гремучне соли Аммона
179
В сухом виде он требует очень осторожного обращения как любой
капсюльный состав (!).
9.2. Вот так^«тя?к§лые нитриды»
аК справедливо отмечают иностранные дипломаты, что рус-
скому хорошо, то кое-кому не очень. В химии тоже самое.
Так, при полной замене атомов водорода в аммиаке образуются
нитриды. В основном это очеиь стабильиые соединеиия, ио только
не с тяжёлыми металлами да ещё с перемегшой валеитиостью. Такне
вещества очеиь взрывоопасиы.
Например, нитрид ртута (И) Hg3N2 («азотистая ртуть») - ко-
ричневый мелкокристаллический порошок, растворимый в водиом
аммиаке и растворах солей аммоиия; реагирует с кислотами и во-
дой. Продукт очеиь взрывоопасеи при нагревании или механиче-
ском воздействии. Его получают, осаждая спиртами из аммиакатов
ртути.
При добавлении
ацетона или этанола
аммиачный раствор ок-
сида серебра приобре-
тает коричневую окра-
ску из-за образоваиия
взрывчатого нитрида
серебра Ag3N. Однако
иа этом реакция не за-
капчивается и посте-
пеино из раствора вы-
падает чёриый, чрезвы-
чайно взрывчатый даже
во влажиом состояиии
осадок, которому припи-
сывают строеине имида
серебра Ag2NH.
Белый, чернеющий иа свету, взрывчатый осадок амида серебра
AgNH2 несложно получить обработкой аммиачиого раствора окиси
180
Часть 1. Опасное знакомство
серебра амидом калия или осторожным (!) упариваннем в присутствии концентрированной серной кислоты:
[Ag(NH3)2]OH —IТЧ > AgNH2 + NH4OH Продукт самодетонирует (!) при высушивании, хотя фугасное действне его оставляет желать лучшего.
Действнем аммиака на водную суспензию окиси золота Аи20 можно получить комплексный ниТрид золоъа состава Au3N‘NH3, а при его промывке разбавленными кислотами соответствующий гидрат Au3N(H20)n, которые в сухом виде очень взрывоопасны.
Обработкой аммиаком соединений трёхвалентного золота образуется «гремучее золото» - грязно-жёлтый осадок крайне взрывчатый в сухом состоянии.
9.3. Жизнь моя, иль ты приснилась мне
(L' щё более убедительными взрывчатыми свойствами обладают
—» нитриды элементов шестой группы таблицы Д. И. Менделеев-
ва: серы, селена и теллура.
Важнейшим из них является так называемая «азотистая сера» (или в более древней интерпретации «сернистый азот») S4N4. Этот
продукт с высоким выходом образуется при взаимодействии серы с
жидким аммиаком в присутствии солей тяжёлых металлов с последующей кристаллизацней из бензола.
По чувствительности к удару сернистый азот подобен гремучей
ртути, хотя и несколько уступает ей. Кроме того, он весьма устойчив при хранении, особенно в отсутствии влаги. В своё время сер-
нистый азот даже применялся в качестве детонатора, однако это ВВ
развивает сравнительно невысокое давленне взрыва, что сыграло не
в его пользу.
Оранжево-красный азотистый селен Se4N4 и жёлтый азотистый теллур Te3N4 ещё более взрывчаты, поэтому практического
применения не находят.
VАзотистая сера (сернистый азот) S4N4 - оранжево-красные многогранники; d = 2,22; 1пл 179°С; не растворяется в воде, но медленно реагирует с ней, выделяя аммиак; растворяется в сероуглероде, хлороформе и бензоле; слабо растворяется в этаноле и эфире. Выше точки плавления и при ударе детонирует.
Глава 9, Гремучне соли Аммона
181
■ГНитрид серы димерной формулы S2N2 - бесцветное вещество с запахом
йода, легко взрывается при растирании, ударе либо нагревании до 30°С;
при длительном хранении переходит в S4N4 или полимерный золотисто-
жёлтый продукт, с металлическим блеском, взрывающийся от капсюля-
детонатора.
+ Нитрид состава S4N2 - тёмно-красное мелкокристаллическое вещество
с резким запахом; tnjl 23°С; не растворяется в воде; при нагревании до
100°С детонирует.
+ Азотистый селен Se4N4 - оранжево-жёлтый либо оранжево-красный
аморфный порошок не растворимый в воде, этаноле и эфире; слабо рас-
творимый в сероуглероде и у ксусной кислоте. Эндотермичное, в высшей
степени взрывчатое соединенне. Детонирует при лёгком механическом
воздействии или нагревании выше 160°С.
9.4. Недотрога с патологическим чувством юмора
~\Аотите раз и навсегда избавиться от домашних мух и тараханов,
у\- а заодно и других непрошеных гостей? Приготовьте «недотро-
гу» - йодистый азоТ (Трийодид азоТа) NJ3 и не забудьте ещё влаж-
ные (!) кристаллы замасиировать вареньем, хотя я бы К ним не при-
касался даже ложкой. Это вещество настолько взрывоопасно, что
мухи взрываются на нём уже на подлёте.
Не зря в своё время для подтверждения гипотезы Абеля о
«синхронных колебаниях ВВ» Шампион и Пелле смазыва-
ли влажным йодистым азотом струны контрабаса, а затем
дистанционно взрывали подсохший продукт резонансным
звуком второго контрабаса частотой не менее 60 Гц. Пред-
ставляете, иакой классный сюжет для деТеКТивного рома-
на?
«Недотрога» готовится очень легко. Многне великне хими-
шЦр ки прошли через эту процедуру, а некоторые даже в раннем
детстве. Достаточно слить спиртовый раствор йода (же-
/V лательно покрепче) и нашатырный спирт, а выпавший
ь54 вскоре чёрный осадок аккуратно отделить от жидкости и
слегка смочить его ацетоном или спиртом, чтобы он быст-
рее высох. Если имеется возможность, воспользуйтесь кри-
сталлическим йодом, только раздробите крупные кристаллы.
(#У')
182
Часть 1. Опасное знакомство
Не забудьте вытряхнуть сырой осадок из стеклянной посу-
ды (лучше на бетонный пол на лестиичиой площадке, тогда
к Вашей квартире не смогу! подойти беззвучно ни соседи, ни вредные насекомые). Чтобы не ремонтировать коридор
и сохранить обувь, не пытайтесь приготовить более 1 г это-
го чудесного вещества!
Обычно, раствор аммиака, как более дешёвый компонент синте-
за приливают в небольшом избытке, что увеличивает выход осадха.
Правда, при этом образуется ещё более взрывчатый продукт - ам-
миачная соль йодистого азота - йодазоимид NJ3'NH3 в виде тя-
жёлых (d = 3,5) чёрных ромбических христаллов с температурой
детонации ~26°С.
Имейте в виду, что при иомнатной температуре высушенный йодистый азот порой взрывается самопроизвольно, а
скорость его детонации настолько высока, что даже на ме-
таллической пластине остаётся выбитым чёттснй силуэт в
форме выложенных кристаллов. Можете увековечить этим
способом своё имя или сделать рекламный щит: «Кую си-
лой интеллекта».
При взрывном разложении йодистого азота и его солей образуется свободный йод, Который Вы быстро обнаружите по навязчиво
Глава 9. Гремучне соли Аммона
183
му запаху больницы и внезапной ржавчине иа полироваииых металлических поверхностях. Поэтому лучше не доводить до взрыва в собственной квартире, разве что Вы решили продезинфицировать её во время эпидемии гриппа.
Также следует знать, что йодистый азот не расТворим в воде, одиако растворяется в ней с разложеинем в присутствии тиосульфа- тов, тиоцианатов и цианидов; реагирует с водой при нагревании, причём, разложенне его аммиакатов протекает в холодной воде. Йодные пятна с пола легко убрать раствором фото-закрепителя.
В силу чрезвычайной механической чувствительности йодистый азот не иашёл практического применения ни в военном, ни в горном деле, ио забывать о нём не следует.
При пропускании хлора через тёплый (но не выше 60°С!) концентрированный раствор нитрата или хлорида аммония формируются маслянистые капли, выпадающне на дно. Это и есть хлористый азот (знаменитая «жидкость Фарадея»). обычно, он взрывается при нагревании выше 80°С, но может до этой температуры и не дотянуть... Со своим первооткрывателем он обошёлся жестоко» и оставил его без пальца и глаза. Не надейтесь, что Вы из другого десятка и не пытайтесь повторить этот синтез!
Иногда химики-камикадзе поступают по-другому и перед
началом опыта все необходимые компоненты несколько
часов выдерживают в холодильнике. К 30 мл охлаждённого
отбеливателя «Белизна» дробно приливают 5 мл охлаждён-
а ной 70% уксусной эссенции. Затем к полученной смеси небольшими порциями добавляют охлаждённый раствор, содержащий 1 г нитрата аммония в 2 мл воды. Эту процедуру проводят под тягой, потому что рабочая жидкость из-
даёт жуткий запах! При этом выделяется желто-
оранжевая густая масса, оседающая на дно. Через час надосадочный раствор осторожно сливают, не затрагивая
маслянистую жидкость! Для подавления запаха к отработанному фильтрату приливают фиксаж для чёрно-белой фотографии, содержащий тиосульфат натрия либо другой восстановитель, например, сульфит или сульфид натрия. Осторожно! Для детонации полученного хлорида азота достаточно
184
Часть 1. Опасное знакомство
колбу с этой жидкостью случайно уронить на пол, а тем более
привязать к ней подожжённую петарду.
К сожалению, это очень нестойкое эндотермическое соединенне (482 ККал/Кг), столь легко детонирующее при трении, встряхивании, ударе или нагревании не находит достойного применения в совре-
мениой технологии промышленных ВВ.
Правда, ещё столетне назад Томас (1899) предложил для горно-
добытчиков специальные патроны, содержащне хлористый аммоний, в которых при электролизе образуются сжатые газообразные
продукты и хлористый азот. Однако, в силу затруднений в эксплуатации и невысоютго фугасного действия их использованне было
весьма ограничено.
«Хлористый азот NCI, (трихлорид азота) - жёлтая маслянистая жид-
кость; d = 1,653; tnjI -27°С; tKlln 71 °С; tB3p~-85-95°C; реагирует с водой, рас-
творяется в хлороформе, бензоле, сероуглероде и эфире. Очень взрыво-
опасен!
■^Бромистый азот NBr3 (трибромид азота) образуется при взаимодействии водного аммиака с избытком брома (1:2,5). Детонирует при ударе и
нагревании. Обработкой паров брома избытком аммиака под понижен-
ным давленнем и охлаждении получают красно-коричневый бромизои-
мид NBr3—6NH3, самодетонирующий даже при глубоком 'заморажива-
нии.
Продукты неполиого галогеиироваиия аммиаха более стабиль-
иы, иапример, хлорамины NH2C1 и NHCL, ноторые примеияются
для дизиифенции, можио взорвать только действнем мощного Кап-
сюля-детонатора. А вот фторимин NHF2 (1КИп -23°С) способен разла-
гаться со взрывом при резком нагревании и даже встряске.
«^Соли аминохлортриоксида («перхлориламина») H2NC103 устойчивы
при обычных условиях хранения, но легко детонируют при нагревании и
ударе.
■ГХлоримид л-хинона (л-бензохинонмонохлоримид) - жёлтые кристаллы
из лигроина; tn., 84-85°С; растворим в воде, этаноле, эфи-
ре и хлороформе. Детонирует при ударе и нагревании.
9.5. Он выглядит так^безобидно
нтересно отметить, что родоначальниц этой группы взрывча-
тых веществ, аммиак, на воздухе практичесхи не горит, хотя
Глава 9, Гремучне соли Аммона
185
его воздушные смеси (16-28%) взрывоопасны. В атмосфере же Ки- слорода он энергично сгорает ярио-жёлтым пламенем - не зря в его иазваиии сохраиилось имя египетсхого бога солнца Аммона.
АммиаК нашёл примененне в Качестве жидютго раКетного топлива в неиоторых системах реактивных двигателей, развивая в тохе кислорода (2:3) удельный импульс (отношенне тяги К ежесенундно- му расходу топлива) до 255 секунд, превосходя по этому поназате- лю даже кислородно-спиртовые смеси.
В атмосфере хлора аммиак самовоспламеняется.
Вооружившись столь глубоними познаниями можно устроить велинолепный комнатный фейерверК перед гостями, не отходя от праздничного стола.
В трёхлитровую банку, оставшуюся от съеденных огурцов, влейте столовую ложку нашатырного спирта, накройте крышкой, несколько раз встряхните и можете по частям присыпать ещё горячий зелёный порошок оксида хрома (III) Сг202, предварительно полученный разложеннем бихромата аммония (NHpjCrjOj.
Д
Для этого его нагревают в ложке над праздничной свечкой,
попутно демонстрируя великолепный «комнатный вулкан».
186
Часть 1. Опасное знакомство
Оранжевые кристаллы бихромата начинают вскипать, меняя цвет на зелёный, сильно увеличиваясь в объёме и выбрасывая раскаченные добела, но холодные искры. Активно выделяющийся азот замедляет их паденне.
Оксид хрома в этой реакции выступает катализатором окисления аммиака и его мельчайшне кристачлики, высыпаемые в банку, красиво искрят в полумраке.
С помощью излишка оксида хрома Вы сможете «на спор» поджечь оставшийся на столе сахар. В крайнем случае, используйте папиросный пепел: он тоже содержит катализатор горения - соли лития.
Хорошим катализатором окисления аммиака являются многне металлы, в том числе элементы платииовой подгруппы и даже обычное железо. Правда, чтобы и его заставить сверкать в банке, частички должны быть очень мелкими, например, подойдёт пылевидное «железо свежевосстановленное».
Аммиак входит в состав жидких взрывчатых веществ астралитов в виде смесей с нитратом или перхлоратом гидразина.
Некоторые жирные амины (структурные аналоги аммиака) обладают внушительными взрывчатыми свойствами. Так, описанный выше ММАН CH3NH2'HN03 (моиометиламина ниТраТ) - мощное бризантное ВВ, не уступающее тротилу, которое широко применяют в композициях ракетного топлива.
При обработке раствора металлического натрия в жидком аммиаке избытком нитрита натрия образуется гидроазотистая соль состава Na4N204, которая при нагревании выше 100°С или в присутствии влаги взрывается.
Ближайшее производное аммиака гидроксиламин NH2OH (tnj] 33°С) при нагревании выше 100°С детонирует. Его моногидрат nh2ohh2o более стабилен и в сочетании с дымящей азотной кислотой (4:1) даже применяется в качестве ракетного топлива.
Смесь ниТраТа гидроксиламина NH3OH-NO3 с аммиаком - мощное «жидкое ВВ» типа астралитов, применяется в горном деле (сост. 368, табл. 21).
Взаимодействнем гидроксиламина с азотистой кислотой получают очень взрывчатое белое кристаллическое вещество, легко детонирующее при ударе и резком перегреве. Это азотноватистая
Глава 9, Гремучне соли Аммона
187
кислота H2N2O2. Она хорошо растворима в воде, спирте и эфире, а
многне её соли, называемые «азотиоватистокислыми» или «гипо-
иитритами» - отличные инициирующне ВВ, детонирующне при
нагревании, ударе или трении.
Нехоторые органичесюю производные гидршссиламина (альдою
симы, КеТоксимы, гидроюзамовые кислоты и др.) также обладают
взрывчатыми свойствами.
+ 1,3,5-Циклогексантрионтриоксим белый кри-
сталлический порошок, трудно растворимый в воде и
этаноле, растворимый в хлороформе и уксусной ки-
слоте. Взрывается при ударе или нагревании выше
155°С.
■Г Бензгидроксамовая кислота ромбическне кри-
сталлы, растворимые в спирте, хуже в воде и эфире;
tnjl 131-132°С, при дальнейшем нагревании или при
ударе детонирует.
Глава 10. Эка невидаль Ваши гидразины
10.1. У нас ещё в запасе 14 минут
щё Вант-Гофф (1900) предположил, что вещества с повышен-
ным содержаннем азота, а тем более содержащне связи типа
N-N, могут проявлять взрывчатые свойства, и не ошибся.
Наиболее важным продуктом частичного шсисления аммиана
является его димер - гидразин.
+ Гидразин NH2NH2 («диамид») - дымящая бесцветная жидкость; d =
1,004; tnjI 1,5°С; tKim 113,5°С. Растворим в воде, спиртах и аминах; не рас-
творим в углеводородах; гигроскопичен; образует взрывоопасную смесь
с воздухом; самовоспламеняется в контакте с асбестом, углем, оксидами
меди, железа и ртути. Образует моногидрат (d = 1,03, tnjl -51 °С;
tK1,„ 118°С) и взрывчатые соли с кислотами.
Именно этот продуют стал основным видом горючего для жид-
нотопливных ранет. Гидразин энергично горит на воздухе. Сгорая в
тохе хислорода фиолетовым пламенем, он развивает удельный им-
пульс до 270 сехунд.
В числе наиболее применяемых хомпонентов отечественного
реактивного топлива остаётся диметилгидразии несимметричный
(CH3)2NNH2 (tKHn63°C, уд. импульс с Ог 310 с).
188
Часть 1. Опасное знакомство
Частым фрагментом жидкого раКетного топлива иностранного
производства является N-нитрозодиметиламин (CH3)2NNO, пред-
ставляющий собой жёлтую жщдаэсть (tK1111 151°С), растворимую в
воде, спирте и эфире.
В Качестве энзотичесютго окислителя реактивного горючего с
«повышенной тягой» в не-
которых системах ранет
используется тетрафтор-
гидразин N2F4.
Кроме того, гидразин
послужил основой целого
класса жидКих взрывча-
тых веществ астралитов
(табл. 21). Обычно, для их
приготовления использу-
ют моногидрат гидразина
с аммиачной селитрой
(сост. 369), а также его
соли нитрат или перхло-
рат с аммиаком (сост.
370). ТаКне ВВ характери-
зуются высоКими энерге-
тическими параметрами,
удобны в закладКе и без
труда готовятся на месте
взрыва путём предвари-
тельного смешивания ли-
бо раздельной заюладии в
сКважину.
Астралиты характеризуются низкой чувствительностью К ме-
ханичесиим воздействиям, морозоустойчивостью до -40°С, доста-
точно высоной плотностью (d = 1,3-1,4) и споростью детонации до 8
Км/с. Объём продуктов взрыва достигает до 1000 л/Кг, а объёмная
энергия детонации составляет 5700 КДж/л. Таиим образом, астрали-
ты превосходят по взрывчатым свойствам многне «традиционные»
ВВ, включая тротил и составы на его основе.
Глава 10, Эка невидаль Ваши гидразины
189
—^
Главным недостатеом этих ВВ является их невысохая физиче-
сная стабильность, связанная с постепенным испареннем гидразин-
гидрата, Который к тому же поражает паренхиму лёпсих.
Таблица 21. ВВ на основе гидразинов
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
Астралиты
Прочне ВВ
Калия нитрат
40
40
Калия хлорат
58
Аммония нитрат
76
57
61
78
Аммония перхлорат
18
68
Гуанидина нитрат
79
49
50
43
Тринитрорезорцин
20
Нитрогуаниднн
39
Низрозогуанидин
42
Ншромочевина
82
Карбогидразид
32
22
Аммиак жидкий
19
6
Гидроксиламина
нитрат
81
Г идразин-гидрат
24
Гидразина нитрат
94
Уголь древесный
11
Сахароза
10
Асбест
1
Наличне гидразинового (>N-N<) или нитраминового (>N-NOt) фрагмента в структуре органичесхих соединений резхо повышает их лабильность. ТаК, например, описанные выше 2,4-динитро-фенил- гидразин, ТеТрил, ТеТраниТроанилин, пикрилгидразин, ДИНА, ЭДНА - грозные взрывчатые вещества; нитромочевина, производные гуанидина и карбогидразида применяются в производстве современных ВВ, а также твёрдого раКетного топлива.
Ветераны раКетнр-модельных Кружков при домах пионеров, Ко- му довелось разбирать заводсхой многоразовый раКетный двигатель (МРД), наверняка помнят спрессованные таблетеи горючего, способные сгорать ярКим пламенем. Таи вот, чаще всего они на 80% состояТ из нитрата гуанидина.
Двигатели типа английсиого «Джетекса», югославсиого «Тайфуна» или чешского «Синджета» иомплекговались смесью азотно-
190
Часть 1. Опасное знакомство
кислого гуаиидииа и трииитрорезорцина с добавленнем асбестового волокна (79:20:1, сост. 371).
Композиция нитрата гуанидина с порошкообразной сурьмой является сравнительно безопасной в ряду метательных взрывчатых веществ и иногда используется в ракетном моделировании.
На основе нитрата гуанидина известны некоторые составы пороха, включающне нитрат калия и древесный уголь или сахарозу (сост. 372, 373). Также он входит в композицию некоторых взрывчатых смесей (сост. 374).
Нитрогуаиидии, полуденный в своё время почти одновременно Пеллицари, Франшимоиом и Тиле, для современной пиротехники представляет ещё больший интерес. Он и его нитрат являются компонентами нитроцеллюлозных порохов, различных ВВ (сост. 375) и твёрдого ракетного топлива.
Глава 10. Эка невидаль Ваши гидразины
191
Оригинальный метод лабораторного получения этого продукта сводится к термическому разложению роданида аммония, широко применяемого в фотографии. Образующийся роданид гуанидина переводят в нитрогуанидин действнем нитрующей смеси.
Л. Нагревают в теченне суток 20 г роданида аммония NH4SCN L.*j иа масляной бане или ставе Вуда (180-190°С) в толстостенной колбе с газоотводной трубкой, конец которой помещён в поглотительную склянку с водой. Выделяющнеся газообразные продукты (CS?, H2S и NH3) можно дожигать в струе газовой горелки, для чего газоотводную трубку вводят в её основанне. Учитывая сложности с дальнейшим измельченнем плавленого продукта проще разложенне роданида аммония проводить в фарфоровом тигле на открытом воздухе. Разложившийся плав (14,6 г) после остывания представляет собой светло-зелёную кристаллическую массу роданида гуанидина NHC(NH2)2’HSCN.
Плав измельчают, растирая в ступке, и по частям переносят в колбу со 150 мл концентрированной серной кислоты. Растворенне соли протекает очень бурно с сильным разогреваннем и выделеннем неприятного газа, окрашивающего окружающне предметы в интенсивно красный цвет.
Этим способом можно недурно покрасить забор на своей даче или автомобиль соседей, если ветер поменяет направленне.
л К ещё тёплому раствору, на поверхности которого плава- /М\ ют хлопья серы, приливают 120 мл концентрированной серной кислоты (желательно олеум, содержащий —10 % S03).
В охлаждённый сиропообразный раствор вливают 10 мл концентрированной азотной кислоты (d > 1,5). Начинается сильное разогреванне реакционной массы. Закипающий раствор срочно (!) выливают в ледяную воду (1:5). Нитрогуанидин выпадает в виде тонких длинных игл, подобно волокну стекловаты. Осадок отфильтровывают, промывают содовым раствором и сушат. При желании продукт кристаллизуют из спирта. Малое количество можно перекристаллизоватъ из горячей воды, при этом нитрогуанидин выпадает в виде прозрачных длинных иголок.
Поверьте. На таком горючем Ваши ракеты побьюТ любые рекорды, если не взорву—рся прямо на старте.
192
Часть 1, Опасное знакомство
Чувствительность нитрозогуанидина к механическому воздей-
ствию значительно выше. Его применяют в капсюльных составах.
+ Гуанидина нитрат NHC(NH2)2—HNO3 (карбамидииа или имииомоче-
вины нитрат) - бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в
воде (15%20, 128%90); tni) 217°С; d = 1,44. Получают взаимодействнем
цианамида с аммиаком, с последующим переведеннем в нитрат. Приме-
няется в качестве ВВ как в составе взрывчатых смесей, так и самостоя-
тельно; компонент твердого ракетного топлива.
+ Гуанидина перхлорат NHC(NH2h—HCIO4 - бесцветное кристалличе-
ское вещество. tn., 248°С; d = 1,743. Растворим в воде, не растворим в
хлороформе. Малочувствительное ВВ. Применяется для производства
ракетного топлива и порохов.
+Нитрогуанидин H2NC(=NH)NHN02 (а) и (NH2)2C=NN02 ((3) - бес-
цветное или жёлтое кристаллическое вещество. tnl247°C с разложеннем.
Почти не растворим в воде (0,27%20) и бензоле; плохо растворим в
спиртах; растворим в ацетоне и водной щёлочи; a-форму получают рас-
твореннем нитрата гуанидина в серной кислоте, (3-форму нитрованнем
его сульфата. Полу чают дегидратацней нитрата гуанидина. В малом ко-
личестве энергично горит без детонации, мало чувствителен к удару, от
капсюля взрывается. Компонент ВВ, нитроцеллюлозных порохов и
твердого ракетного топлива.
« Нитрозогуанидин Н 2 N С(= N Н) N Н N О - светло-жёлтые кристаллы; tn,
161°С с разложеннем; не растворим в спирте и эфире, плохо растворим в
воде. Получают восстановленнем нитрогуанидина цинковой пылью в
кислой среде. Очень взрывоопасен. Инициирующее ВВ для капсюлей.
Повышенными горючими и взрывчатыми свойствами также обладает- нитромочевина. Она относительно устойчива при механическом воздействии, вместе с тем, скоросТь её детонации достегает 7,0 км/с. Для усиления бризантных свойств нитромочевины её применяют в комбинации с сильными окислителями, в Частноста, с нитратом аммония или его перхлоратом (соси 377). Подобные пиротехническне композиции входят в состав некоторых видов ракетаого горючего.
Пожалуй, главным недостатком нитромочевины является низкая устойчивость во влажной среде. В таком состоянии она начинает разлагаться уже при 60°С с выделеннем закиси азота.
В промышленности нитромочевину получают по методу Тиле и Лахмана. В лабораторном варианте этот синтез имеет следующий вид. Вначале получают мочевины нитрат. Следует иметь в виду, что и эта соль может взрываться, а скорость её детонации (4,5 км/с) не уступаеТ параметрам многих промышленных аммоналов.
Глава 10. Эка невидаль Ваши гидразины
193
5 г мочевины растворяют в 7 мл воды, смесь при этом силь- /t\ но охлаждается. К ней осторожно приливают холодную (~5°С) азотную кислоту (d = 1,5) так, чтобы температура реакционной массы не поднималась выше комнатной. Выпавший осадок нитрата мочевины отфильтровывают, промывают ацетоном и сушат в тёплом месте.
А. 6 г полученного нитрата мочевины дробно растворяют в 9 /»\ мл концентрированной серной кислоты, охлаждённой до - 5°С в ледяной бане. Через 5 минут после гомогенизации реакционную массу осторожно выливают в 50 мл ледяной воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают содовым раствором, водой, спиртом и сушат. Для длительного храпения продукт кристаллизуют из этанола.
+ Нитромочевина H2NC0NHN02 - призмы из этанола; трудно раство-
рима в воде и бензоле; легко растворима в эфире; tnjl 159°С с разложени-
ем (выше детонирует). Гидролизуется водой. Получают взаимодействи-
ем нитрата мочевины с серной кислотой. Образует очень чувствитель-
ные к механическому воздействию соли с тяжёлыми металлами. Приме-
няют для изготовления ВВ, порохов и ракетного топлива.
+ Карбогидразид (NH2NH)2CO (дигидразид угольной кислоты) -• иглы
из водного этанола; tpa3.n 152°С (часто со взрывом); легко растворим в во-
де, спиртах и медицинском эфире. В—зрыво- и пожароопасен. В смесях с
нитратом и перхлоратом аммоиия применяю) в бризантных композици-
ях (сост. 378 и 379).
В самый разгар второй мировой войны (1942) химику Райту удалось синтезировать мощное бризантное ВВ - ДИНА, представляющее собой диэтанолнитрамиидинитрат. Это вещесТво по силе взрыва не уступало гексогену, а его чувствительносТь к трению и удару оказалась несколько меньше, чем у ТЭНа, ио всё же превосходила гексоген. Скорость его детонации 7,73 км/с при относительной плотности 1,67, а теплота разложения 5230 кДж/кг. Практически сразу диэтанолнитрамиидинитрат стали применять для снаряжения детонаторов морских боеприпасов. Его самостоятельное использованне в чистом виде ограничивалось высокой чувствительностью к удару и низкой температурой плавления.
В
Ц+ ДИНА (диэтанолнитраминдинитрат, диэтанол-1Ч-нитраминодинит-
рат) 02NN(CH2CH2N02)2 бесцветное кристаллическое вещество. tn:]
II 5I-53°C, tpajj,. ~165°С. Растворим в уксусной кислоте, метаноле, бензо-
194
Часть 1, Опасное знакомство
S
H ле и ацетоне; не растворим в воде, хлороформе, тетрахлорметане и пет-
ролейном эфире. Бризантное ВВ. Пластификатор нитроцеллюлозы в
II пороках и коллоидных видах ракетного топлива.
Для получения этого продукта к охлаждённой нитрующей смеси, содержащей 24 г уксусного ангидрида, 6 г концентри- А рованной азотной кислоты и 0,5 г хлорида натрия приливают по каплям 2 г диэтаноламина. Затем температуру * смеси повышают до 40°С и выдерживают ещё 40 минут. /0\. Реакционную массу осторожно выливают в 50 мл холодной воды. Выпавший белый осадок отфильтровывают, промы
вают раствором питьевой соды и воды. Для повышения стабильности ДИНА кристаллизуют из водного ацетона (1:2) с добавленнем нескольких капель нашатырного спирта.
Синтез ДИНА можно осуществив непосредственно из этанола. Для этого предварительно получают диэтаноламин.
Д
Смесь 2,4 г этанола и 8,5 г 10% раствора аммиака нагрева-
ют под обратным холодильником при температуре 80°С в
теченне получаса. Затем реакционную массу охлаждают до
А
комнатной температуры и нитруют.
Для нитрования приготовленного водного диэтиламина коли-
чество нитрующей смеси по сравнению с обычным увеличивают
вдвое, а время проведения реакции растягивают па сутки.
В сухом состоянии приготовленный продукт достаточно стоек при хранении. Однако в воде, особенно горячей он медленно разлагается: при кипении в теченне 6 часов разрушается до 30% вещества. Ещё более разрушительно дейстеуют на него кислоты и щёлочи. Щелочные водные растворы медленно разлагают— его при комнатной температуре, а концентрированная серная кислота вызывает разрушенне ДИНА даже при 0°С.
В современных технологиях ДИНА вместе с ингибиторами используется для заливки торпед, снарядов и бомб, а также вместо тринитроглицерина для пластификации порохов и твёрдого ракетного топлива.
Близким по строению и свойствам к ДИНА является галеит, известный также под названнем «ЭДНА».
Глава 10, Эка невидаль Ваши гидразины
195
■''ЭДНА (галеит, этилендиннтродиамин) 02NNHCH2CH2NHN02 - бес-
цветное кристаллическое вещество. tnj1 175-8°С, d = 1,75, Плохо раство-
рим в воде (0,3%25 , 4,95 %75) и этиловом спирте (1,25%2э, 10,1 %7°); рас-
творим в нитробензоле и диоксане; не растворим в эфире. Медленно
разлагается в нейтральной и особенно кислой среде, в щелочной - ус-
тойчив. Во влажном виде разлагается при температуре выше 50°С. Ток-
сичен. Поражает ЦНС. Компонент детонаторов и бездымных порохов.
_ Для получения этого продукта к 9 г охлаждённого (5°С) дД этилеидиамина или 14 г его 64% раствора при постоянном помешивании осторожно прикапывают 38 мл уксусного ан- . гидрида и полчаса нагревают на водяной бане. Охлаждают /!\ и приливают равный объём ацетона. Выпавший осадок этилен-бис-ацетамиди отфильтровывают и сушат (t,lL 172-173°С).
К 18 г охлаждённой (0°С) концентрированной азотной кислоты дробно прибавляют 12 г охлаждённого уксусного ангидрида так, чтобы температура смеси поднялась не выше 5°С. В этой нитрующей смеси при помешивании растворяют 4,5 г полученного этшен-бпе-анетамида. Вскоре начинает выпадать кристаллический осадок. Реакционную массу выдерживают 6 часов при температуре не выше 5°С, затем к ней добавляют 300 мл ледяной воды и отфильтровывают бесцветный кристаллический осадок эпитеи-бис-дшштроацетсшида (/,,, 132-133°С).
Гидролиз полученного нитропроизводного осуществляют, растворяя его в 50 мл 35%> едкого натра. Через 10 минут к раствору пртивают 50 г концентрированной соляной кислоты. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают холодной водой и сушат.
По чувствительности галеит аналогичен тетрилу, но обладает большей мощностью. Он детонирует при сильном ударе. Восприимчивость этого вещества К взрыву 2% при массе 5 кг груза, падающего с высоты 24 см. Теплота его взрыва 5360 кДж/кг, скорость детонации 7,75 км/с (d = 1,55), V0 908 л/кг, С металлами и щелочами галеит образует ещё более взрывоопасные соли.
Галеит применяется в пиротехнических смесях для заливки различных боеприпасов, в капсюлях-детонаторах, а также в качестве пластифицирующего активного компонента современных порохов и твёрдого ракетного топлива.
196
Часть 1. Опасное знакомство
10.2. Азопроизводные для продвинутых
А зосоединения, содержащне остаток RN=NR', в целом относи- X*- тельно стабильны и являются основой многих красителей и пенообразователей, но некоторые из них легко разрушаются даже при небольшом нагревании и часто со взрывом.
«’Дпазирин (циклодиазометаи) - бесцветный газ, который в сжиженном состоянии самовозгорается уже при -40°С, в рас- jK+x! творах стабилен. Получают окисленнем метилендиамина гипо
хлоритом натрия.
+Диазоксид (1-диазо-2-нафтол-4-сульфокислота) - жёлтое
кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде. В
сухом виде взрывоопасен, разлагается на свету, детонирует
выше 100°С и от удара. Применяется в производстве азо-
красителей.
+Пирофор N (CH3)2C(CN)N=NC(CN)(CH3)2 (2,2-азо-внс-нзобутиронит-
рил) - мелкокристаллический порошок; tp(m 105-106°С; плохо растворим в
воде; легко растворим в эфире и спиртах. Устойчив при 0-5°С. При 85°С
период его полураспада составляет 1 час. Детонирует при ударе и сильном
трении. Очень взрывоопасна его пыль в виде аэровзвеси. Инициатор по-
лимеризации ц иорообрггзоватсль в производстве пенопластов и пористых
резин.
Ещё более неустойчивыми и взрывчатыми являются диазосоединения R(R')C=N+=№, 11(1Т)С~-№Их1 и их соли диазония, поскольку многне вещества этой группы из-за крайней нестабильности в свободном виде не известны.
Наиболее подробно изучены взрывчатые свойства солей диазобензола. Эти мощные инициирующне вещества очеиь чувствитель- ны к удару и треиию, что ограиичивает их промышленное примененне в качестве ВВ.
Так, диазобензола нитрат по силе взрыва в 1,3 раза и по объёму выделяемого газа в 1,8 раза превосходит знаменитый динамит №1, но взрывается порой в самый неподходящий момент.
®
Для получения этого грозного продукта к суспензии 2 г нитрата анилина в 2 мл конг^нтрированной азотной ки-
Д
слоты добавляют 0,9 г нитрита натрия. Реакционная мас-
са окрашивается в красный цвет. После её обесцвечивания и
прекращения выделения азота приливают 3 .ил этанола. Че-
рез 5 минут добавляют 6 мл медицинского эфира. Выпавший
Глава 10. Эка невидаль Ваши гндразнны
197
осадок отфильтровывают, промывают эфиром, осторожно (!)
сушат на холоде.
+ Диазобензола нитрат (C6H5N+sN)N03_ (бензолдиазоннй нитрат)
бесцветные иглы; d = 1,37. Легко растворим в воде; умеренно растворим
в этаноле; не растворим в эфире. Медленно разлагается на свету. В при-
сутствии влаги постепенно превращается в фенол. Взрывается при 90°С,
трении и ударе.
+ Диазобензола хлорид (C6HsN+=N)Cr (бензолдиазоннй хлорид) - бес-
цветные иглы, растворимые в воде и этаноле. Детонирует при ударе и
нагревании.
Высокой инициирующей способностью обладает м-нитробен- золдиазония перхлорат. Это ВВ очень чувствительно к удару, трению и нагреванию.
/К Для его получения м-нитроанилин растворяют в смеси кон- *• -Л центрированной соляной и 20% азотной кислоты, после че- го охлаждают реакционную массу на ледяной бане и прили- |-‘Д вают к ней раствор нитрита натрия. Выпавший через 5 минут жёлтый осадок отфильтровывают, осторожно су
шат и взрывают, не оставляя впрок.
+ З-Нитробензолдйазония перхлорат [3-N02C6H5N+=N]—HCRTf - блед-
но-жёлтое кристаллическое вещество, плохо растворимое в холодной воде
и спирте. Инициирующее ВВ.
+ 4-Нитрофенилдиазония тетрафторборат (диазоль) [4-N02-
C6HSN+=N] —[BF+] - жёлтое кристаллическое вещество, растворимое в
спиртах и эфире, плохо растворимое в воде. Детонирует при нагревании,
трении и ударе.
198
Часть 1. Опасное знакомство
С Диазоль О [2-N02C6H5N4=NHS04]—ZnCI, и диазоль 4С [2-CH3,3-N02-
C6H4N+=N]—[BF4_], применяемые для окраски целлюлозного волокна, в
чистом виде взрываются при ударе и нагревании.
СДиазаметан CH2N2 (H2C=Nf=N_) (азиметилен) - жёлтый ядовитый газ;
Кип -23°С; растворим в этаноле, эфире и диоксане. При комнатной тем-
пературе очень неустойчив. Детонирует при нагревании. Более стабилен
в растворах, которые тоже взрывоопасны. Получают обработкой хло-
роформа гидразином в щелочной среде.
Взаимодействнем диазосоединений с аминами получают взрывоопасные триазены RN=NNR'. Даже их формальное структурное сходство со взрывчатыми азидами RN=N+=N~ говорит само за себя. Известный представитель этого ряда - ДАБ («диазоамидобензол») образуется обработкой анилина диазобензолом, по сравнению с которым он более устойчив.
С Диазогуанидина ннтрат [NH2(NH)CNHN+= N]N03~ образуется обработкой аминогуанидина азотной кислотой в присутствии нитритов. Легко растворим в воде и спирте, не растворим в эфире. При ударе и трении
а
не детонирует, при нагревании выше температуры плавления (129°С)
даёт большую оранжевую вспышку. Взрывается от детонатора,
+ДАБ C6H5N=NNHC6H5 (порофор ДВ, целофор ДАВ, бензолдиазоаии-
лид, 1,3-дифенилтриазен) - золотисто-жёлтые иглы и призмы из этано-
ла; 98-99°С. Растворим в этаноле, эфире и бензоле; не растворим в
воде. Детонирует при 200°С и ударе.
■ Азосочетаннем диазонневых солей с гидразинами и гуанидина-
ми образуются ещё более взрывоопасные вещества — тетразены.
Постепенно это названне закрепилось за самым ярким представите-
лем этой группы - амидинотетразенотетразолом.
+Тетразен (моногидрат 4-гуаннл-1-тетразолилтетразена, амидинотет-
разенотетразол) жёлтые
рыхлые стекловидные кли-
>1Н
[N—Nv
| X—N=N—NH—NH —f
N—NH NHjj
H20
Ш
нообразные кристаллы. Пра-
ктически не растворим в воде (0,02%2“), спирте, ацетоне и эфире; не
гигроскопичен; d = 1,68. Выше 60°С медленно разлагается. Устойчиво
детонирует при трении, ударе, наколе, попадании искры и нагревании
выше 140°С. Инициирующее ВВ для капсюльных составов.
Несмотря на такую страшную формулу строения, это вещество
получается совсем несложно. Исходным компонентом для синтеза
служит аминогуанидин H2N-C(NH)-NHNH2 в форме солей: бикар-
боната (Сл. 170°С, не растворим в воде) или сульфата (tnjl 203°С,
умеренно растворим в воде).
Глава 10. Эка невидаль Ваши гидразины
199
©
Первоначально аминогуанидина бикарбонат переводят в водорастворимую форму, для чего приливают к нему разве- денную азотную кислоту (в производстве обычно 16%) до
ЧЙг окончания вспенивания. Реакционную массу переносят на
Д
водяную баню, выдерживают при температуре 70-75°С и
фильтруют. К ещё тёплому продукту приливают одновре-
менно нагретые до 60°С водные растворы нитрита натрия
(5н.) и азотной кислоты (2н.). При этой же температуре
смесь выдерживают 40-50 минут. Затем охлаждают до 35-40°С и
отфильтровывают выпавший жёлтый мелкокристаллический оса-
док тетразена. Промывают его водой, спиртом и сушат при тем-
пературе 40-45°С.
При использовании аминогуанидина сульфата процедура упрощается. Его растворяют в воде, фильтруют и подкисляют фильтрат уксусной кислотой. Эту массу вливают в нагретый до 55°С раствор нитрита натрия. Температура повышается до 65-70°С. 'Если она превысит 73 °С, во избежанне неприятностей реакцион- ( | ную массу охлаждают водой. Через час (после снижения
температуры до 45°С) отделяют выпавший осадок.
При обычных условиях хранения тетразен вполне стабилен и не реагирует с большинством металлов. Однако влажный продукт постепенно разлагается в контакте с углекислотой, даже присутствующей в воздухе и детонирует при взаимодействии с амальгамой натрия.
По чувствительности К удару и, особенно к наколу, тетразен превосходит гремучую ртуть. Он несколько менее чувствителен к трению. Влажный продукт менее восприимчив к механическому воздействию.
Теплота взрыва тетразена 2300 хДж/кг, объём его газообразных продуктов 400-450 л/кг.
Бризантность и «инициативность» тетразена уменьшается при увеличении давления прессования. Детонация медного капсюля с непрессованной навеской вещества массой 0,4 г в стандартном тесте даёт 13,1 г дроблёного песка, а прессованного под давленнем 214 кгс/см3 только 5,0 г. Скорость сгорания тетразена при атмосферном давлении составляет ~0,78 см/с, однако его неустойчивое горенне быстро переходит в детонацию.
200
Часть 1. Опасное знакомство
Тетразен широко применяется для снаряжения капсюлей-воспламенителей ударного и накольного действия, причём, только в пиротехнических смесях, где его содержанне не превышает 15%, к примеру, в композиции со стифнатом свинца, нитратом бария и сульфидом сурьмы. Даже небольшая примесь тетразена (2-3%) значительно увеличивает чувствительность стифната свинца к удару, а азида свинца к наколу. В чистом виде в качестве инициирующего ВВ тетразен не используют из-за малой инициирующей способности.
Тетразен образует взрывчатые соли с некоторыми кислотами, аммиачные комплексы с перхлоратами переходных металлов, например, Co[NH3]5[N4CN02](C104)2 и производные с солями тяжёлых металлов типа Hg(N4CN02)2, многне из которых обладают ещё более высокой инициирующей способностью.
М. Ремез и Д. Дивис (1973) взаимодействнем диазонневых солей с первичными аминами при охлаждении (0-5°С) синтезировали особовзрывчатые пентазаднены ArN=NN(Me)N=NAr.
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный и
нежный
11.1. Азидный возбудитель
. Н/КногДа так легко на душе, что кажется, будто её нет вовсе», - ''vLL наверное, подумал немецкий химик Теодор Курциус (1857- 1928), когда в ходе изучения реакций замещённых гидразинов получил азотистоводородную кислоту (1890), её производные - азиды (1889), и остался невредим.
Дело в том, что эта кислота и большинство азидов оказались очень взрывоопасными эндотермическими соединениями. Правильное строенне их было предложено лишь в 1911 г. Анджелли и Тиле, а окончательно доказано только в 1935 г. Бёршем.
В промышленных условиях азиды получают нагреваннем (~150°С) амидов с закисью азота. При их обработке серной кисло
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный н нежный
201
той с последующей дистилляцней (36°С) отгоняется бесцветная жидкосзъ с резким запахом. Это и есть азотистоводородная кислота. Она взрывается при ударе, трении и нагревании. В безводном состоянии кислота детонирует при комнатной температуре даже оТ сотрясения сосуда. Её пары более устойчивы и взрываются около 300°С.
+Азотистоводородная кислота HN=N+=N“ (азоимид) - бесцветная сильно
летучая жидкость с резким запахом; d = 1,13; tnjl -80°С; (^„п 36°С. Пары
очень ядовиты. Водный раствор легко проникает через кожу и вызывает
её воспаленне. В лабораторных условиях получают воздействнем гидра-
зина на азотистую кислоту. По силе приближается к уксусной кислоте.
Характер поведения водных растворов напоминает разведенную азотную
кислоту. Реагирует с металлами. В разбавленных растворах вполне ус-
тойчива, В концентрированном виде детонирует от удара или нагревания.
202
Часть 1. Опасное знакомство
jtBk. В лабораторных условиях азотистоводородную кислоту ЦЦрг получают восстановленнем азотистой кислоты гидразином.
л К раствору 14 г прокаленного нитрита кальция Ca(N02)2 в 30 /Ц\ мл воды приливают 50 мл 20% серной кислоты. Выпавший белый осадок отделяют фильтрованнем, промывают 20 мл воды и выбрасывают. Фильтрат охлаждают в холодильнике и осторожно дробно приливают к 5 мл гидразин-гидрата N2H4 H2O. Реакция экзотермична. Образуется водный раствор, содержащий около 4 г азотмстоводородной кислоты.
л Обычно, её отделяют перегонкой при 36-3 7°С. Вам же по / • \ понятным причинам этого делать не следует!
Достаточно к приготовленной жидкости, которая вполне стабильна, прилить раствор, содержащий 0,1 моля соли любого —тяжёлого металла, чтобы получить его взрывчатый азид в
I r£> J виде нерастворимого осадка. Выделить его и не взорваться
- это уже дело техники и удачи.
При работе с концентрированными растворами азотистоводородной кислоты существуют несколько категорических «нельзя»: трясти и ронять на пол ёмкости, в которых она хранится; допускать резкне перепады температур; вдыхать её пары и заставлять это делать окружающих; не мыть руки после контакта с этим веществом.
Для нас ещё более интересны неорганическне соли азотистоводородной кислоты, большинство из которых взрываются при механическом воздействии, а некоторые даже при ярком освещении.
Азид свинца впервые получил французский химик Гиронимус взаимодействнем азида натрия с ацетатом свинца. Осаждающийся при этом продукт на сегодняшний день является наиболее применяемым инициирующим ВВ.
+Азид свинца РЬ(1Чз)2 - белый или серый мелкокристаллический порошок, темнеющий па свету. Существует в виде четырёх модификаций, в основном мелких ромбических кристаллов аир формы плотностью со-
В
ответственно 4,71 и 4,93. Растворим в уксусной кислоте, моноэтанола-
мине (145%20); трудно растворим в воде (0,023%18 и 0,09%70), лучше
растворяется в присутствии ацетата свинца; практически не растворим в
спирте, ацетоне и эфире. При кипячении в воде медленно разлагается. В
сухом виде химически устойчив. Не гигроскопичен. При длительном
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный и нежный
203
Ш
хранении или нагревании переходит в стабильную а-модификацию.
Термостоек, взрывоопасен выше 250°С. Чувствителен к удару, трению и
огню. Первичное ВВ.
Конечно, Вы без труда сможете получить этот продукт, воспользовавшись прнготовленным ранее раствором азотистоводород- ной иислоты, добавив к ней ацетат или нитрат свинца. Однано существуют и более занятные методшш.
Вначале получают бутилнитрит C4H9ONO. Для этого к (ДШ охлаждённому (0°С ) раствору 4,3 мл серной кислоты (d =
©
1,84) в 3 мл воды постепенно при постоянном перемешива-
нии приливают 11,1 г (13,7 мл) бутилового спирта. Затем в
теченне 10 минут эту смесь при работающей мешалке до-
Ж бавляют к охлаждённому (0°С ) раствору 11,4 г нитрита
натрия в 45 мл воды. Всплывшую жёлтую маслянистую
жидкость бутилиитрита отделяют на делительной ворон-
ке и трижды промывают 5% бикарбонатом натрия.
Для получения азида калия KN3 к раствору 3,6 калия гидроксида в 28 мл этанола приливают 3 мл гидразин-гидрата. Эту смесь вначале слегка подогревают в колбе с обратным холодильником на водяной бане, а затем в теченне получаса по каплям приливают наработанный бутилнитрит, не доводя реакционную массу до бурного кипения. При этом из раствора выпадает азид калия. Охлаждённый продукт отфильтровывают, промывают этанолом и сушат. Выход продукта составляет до 3 г.
На последней стадии к охлаждённому раствору 1 г азида калия в 5 мл воды медленно приливают раствор 2 г нитрата свинца в 5 мл воды. Азид свинца выпадает в виде тяжёлого мелкокристаллического осадка. Для лучшего формирования кристаллов однородного размера и округлой формы чаще заключительную реакцию проводят в 0,2% растворе желатина или с добавленнем нескольких капель глицерина. В присутствии органических растворителей кристаллизуется /3- .модификация, а при подкислении можно f rfe 1 выделить менее стабильные d- и q-формы, превращающнеся при хранении или нагревании в устойчивую а-модификацию.
Температура вспьшжи азида свинца 327-345°С в зависимости от сиороста нагрева. Это в любом случае значительно выше, чем у
204
Часть 1. Опасное знакомство
гремучей ртути (180-190°С). По сравнению с ней азид свиица также
менее чувствителеи К мехаиичесиому воздействию.
Азид свинца более стабилен при хранении: даже трёхлетнее
воздействне влаги не
снижаеТ его качеств.
При содержании 30%
воды он всё еще сохра-
няет^ взрывчатые свойст-
ва. Во влажном состоя-
нии азид слабо реагиру-
еТ с медью, цишсом и
алюминнем, при этом
наиболее опасно образо-
ванне сверхвзрывчатой
медной соли. Продукт
хорошо переносит мно-
голетнее воздействне
повышенной температу-
ры (50°С). На свету по-
верхностные слои его
христаллов теряют азот
и покрываются налётом
свинца, хоторый предо-
храняет вещество от
дальнейшего разложе-
ния.
Азид свинца не поддаётся перепрессовке и сохраняеТ взрывчатые свойства при любой степени сжатая.
По способное™ инициировать бризантаые ВВ он значительно превосходит гремучую ртуть, поэтому для детонации зарядов применяется в дозах в 5-10 раз меньших. Однахо скорость его детонации несыэлысо ниже, чем у гремучей ртути 4,5-5,5 км/с. Также он слепса уступает ей по фугасности (V0 = 308 л/кг) и теплоёмкости взрыва (Q = 1500 КДж/Кг).
Азид свннца шнроно нспользуется в начестве иннцнирующего ВВ в основном для военных целей: в производстве хапсюлей- детонаторов и в смеси с хлоратами для изготовления фршсционных
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный н нежный
205
зажигательных шнуров. С целью уменьшения восприимчивости в некоторые азидные составы вводяТ тринигрорезорцинат (стифнат) свинца (сост. 797, табл. 40).
Помимо чистого КристалличесКого азида свинца широно применяются его флегматизированные разновидности: иоллоидальный, поливиниловый и даже деистрнновый. Последний из них наиболее безопасен в обращении. Однахо, он и наименее восприимчив к лучу пламенн, Кроме того, слепса гнгросиопичен.
+ Азид свинца основной Pb(N3)2—РЬО кристаллизуется в виде гексагональных пластинок. Он также взрывоопасен, но менее чувствителен к
В
нагреванию и удару, чем средняя соль. Взрывное действне его значительно слабее,
+ Азид аммония NH4N3- бесцветные ромбическне кристаллы; d = 1,346;
tnjI (60°С. Растворяется в воде (27%40), этаноле (1,06%25); не растворим в эфире. Впервые получен Курциусом взаимодействнем аммиака с диазо- гиппурамидом. Детонирует при ударе и быстром нагревании. По силе взрыва не уступает пироксилину.
+ Азид ртути (I) Hg2(N3)2 по детонационным свойствам близок к фульми
нату ртути, но отличается большей чувствительностью и взрывоопасностью. Представляет собой белый кристаллический порошок, трудно растворимый в воде (0,025%), взрывающийся при нагревании, трении и ударе. Получают взаимодействнем азидов щелочных металлов с водорастворимыми солями ртути. Медленно разлагается на свету.
+Азид кальция Ca(N3)2 - бесцветные ромбическне кристаллы, раствори
мые в спирте (0,211%16), не растворимые в эфире. Детонирует в интервале температур 144-156°С.
+ Азид бария Ba(N3)2 - бесцветные многогранники и ромбы; d = 2,936.
Выше 219°С детонирует; хорошо растворим в воде, слабо - в спиртах, не растворим в эфире.
+ Азид меди (II) Cu(N3)2 - коричневый мелкокристаллический порошок;
мало растворим в воде (0,08 г/л). Очень взрывоопасен, детонирует в 6
а
раз сильнее азида свинца.
+ Азид серебра AgN3 - белые ромбическне кристаллы. Растворим в азот-
ной кислоте и водном аммиаке; не растворим в спирте и холодной воде;
плохо растворим в горячей воде (0,0!%юо). Детонирует при ударе и тре-
нии.
+ Азид золота AuN3 - бесцветное мелкокристаллическое вещество; легко
растворяется в воде. Очень взрывоопасен даже в растворах.
Следует отметать, что многне соли тяжёлых металлов, и не только азиды, весьма нестабильны. Так, даже тетрахлорид свинца РЬС14, тяжёлая маслянистая жидкость (d = 3,18, t^- 15°С), взрывается при 105°С.
206
Часть 1. Опасное знакомство
Азиды галогенов также склонны К детонации.
+Фторазид FN3 (азид фтора) - зеленовато-жёлтый газ; tK„„ -82°С; образуется при взаимодействии азотистоводородной кислоты и фтора в токе азота; реагирует с водой; детонирует при резком нагревании, изменении объёма или от капсюля. Медленно разлагается при хранении с выделеннем азота и дифтордиазида N2F2, который также неустойчив и склонен к детонации,
В
+Хлоразид CIN3 (азид хлора) - бесцветный газ либо оранжевая жидкость;
Cm-15°С; образуется при взаимодействии азотистоводородной и хлорноватистой кислот: растворяется в эфире; в воде постепенно гидролизуется. Взрывается при нагревании и ударе.
+ Бромазид BrN3 (азид брома) - красная жидкость; tnj! -45°С; растворим в эфире и водном йодиде калия; слабо растворим в бензоле и лигроине. Детонирует при нагревании выше 40°С, при ударе, встряхивании и трении.
+ Йодазид ЛЧ3 (азид йода) - жёлтые кристаллы; реагирует с водой; растворяется в водном тиосульфате натрия; получают взаимодействнем йода с азидом серебра. Легко детонирует при слабом механическом воздействии и нагревании.
Помимо классических азидов известны многочисленные чрезвычайно взрывчатые «энзотическне» производные азотистоводородной КислоТы: тионилазид SO(N3)2, сульфурилазид S02(N3)2, гало- генсульфурилазиды HalS02N3, хромилазид Сг02(№)2.
Практический интерес представляет иристаллический «азидо- сульфат калия» KSO3N3, обладающий очень впечаТляющими детонационными свойствами.
ВзаимодейсТвнем азида натрия с сероуглеродом готовят— не менее взрывоопасный продукт состава NaSCN3.
Циануразид (NCN3)3, получаемый из циануртрихлорида (NCC1)3 применяется в хачеслве инициирующего ВВ.
Известен также карбонилазид CO(N3)2 - чрезвычайно взрывчатое летучее вещество.
Сильное фугасное действне проявляет тетразид кремния Si(N3)4 — белый кристалличесний порошон, который по внешнему виду немудрено спутать со средством для чистеи посуды, поэтому храиить их рядом категорически запрещено.
При расТворении азотастоводородной кислоты в сероуглероде образуется азидодитиоугольная кислота HSC(S)N3 - бесцветное иристаллическое вещество, лепсо детонирующее при слабом нагревании или механическом воздействии.
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный н нежный
207
Не менее скверным нравом обладают её галогенопроизводные
HalSC(S)N3. Взаимодействнем взрывчатого NaSC(S)N3 с йодом об-
разуется белый кристаллический порошон крайне чувствительного к
любым внешиим воздействиям тиокарботиазида [SC(S)N3]2.
Очень взрывоопасны органическне азиды.
+ Беизазид C6H5CON3 (бензоилазид) - бесцветные пластинки из ацетона;
tnjI 32°С; растворим в этаноле и эфире, не растворим в воде. Детонирует
при нагревании и ударе.
■/Триазобензол C6H5N3 (фенилазоимид, диазобензолимид) - жёлтая
маслянистая жидкость; d = 1,078; трудно растворим в этаноле и эфире;
не растворим в воде. Взрывается при ударе и нагревании.
11.2. От фараоновых змей до ртутных детонаторов
инициирующих ВВ, пожалуй, есть только один недостаток -
время оТ времеии оии взрываются...
Таи уж случилось, что независимо друг от друга Говард (1800) и Бруньятелли (1802) при действии иа ртуть азотной кислоты и вин- иого спирта получили фульминат'ртути, приняв его вначале за
208
Часть 1. Опасное знакомство
соль щавелевой кислоты. Надо схазать, что это было опасное за-
блужденне, учитывая, что впоследствии данный продукт под назва-
ннем «гремучая ртуть» стал применяться для изготовления капсю-
лей-детонаторов.
По аналогии с солями других хислот грамотнее именовать её
«гремучекислая ртуть», таК КаК «гремучими» издавна называли
взрывчатые аммиахаты металлов, в том числе и ртути.
Уже К 1807 г. на её основе появился «ударный белый порох» с
добавленнем бертолетовой соли (сост. 791) для «стрельных и паль-
ниховых холпачхов», позволивший заменить оружейные хремнне-
вые запалы ударно-спусиовыми механизмами.
Для получения этой «взрывчатой ртути» достаточно восполь-
зоваться методом Л. Н. Шишкова, с 1861 г. применявшимся на С.
Петербургсиом напсюльном заводе и известным на «западе» КаК
метод Шанделона в модифинации Лобри-де-Брюйна (1886).
2 г ртути растворяют при слабом нагревании, не доводя до
кипения, в 15 мл азотной кислоты. Образовавшийся зелено-
ватый раствор после охлаждения медленно приливают в
колбу с 20 мл этанола, выдерживая температуру около
25°С. Чтобы конечный продукт не содержал примесь сво-
бодной ртути, добавляют несколько капель 5% раствора
хлорида меди (II). Температура реакции постепенно повыша-
ется. Для подавления выделения паров двуокиси азота при
перегреве приливают дополнительно ~5 мл этанола. Через
полчаса выделенне бурого газа сменится белыми испарения-
ми. Это свидетельство затухания процесса. Через 10 минут
реакционную массу вдвое разводят водой. Выпавшне в теченне часа
белые мелкне кристаллы отфильтровывают, тщательно
[ rfe ) промывают водой, сушат, не забывая, что это гремучая
ртуть!
В отличне от иногда применяемого способа Либиха, предусматривающего приливанне этанола К образовавшемуся нитрату ртути, предлагаемый обратный метод позволяет провести синтез более спохойно без антивного выделения ядовитых паров.
Чтобы очистить полученный продукт до белоснежного вида, достаточно растворить его в водном цианиде калия, профильтровать и осадить гремучую ртуть разведенной (!)
209
Глава 11. по-прежнему чувствительный и нежный
азотной кислотой. Эту операцию выполняют строго под тягой!
Процесс идёт с выделеннем ядовитой синильной кислоты!
В промышленных условиях полученный фульминат ртути хра-
нят во влажном состоянии в ёмкостях с водно-спиртовым раство-
ром. В этом состоянии он менее чувствителен К механическим воз-
действиям. Вам же напоминаю, что хранить подобные вещества
лучше в виде рецепта!
•^Гремучая ртуть Hg(ON=C)2 (фульминат или карбнлоксим ртути,
гремучекислая или циановокислая ртуть) - небольшне белые тяжё-
лые игольчатые кристаллы, часто с сероватым оттенком; металлическо-
го вкуса, ядовитые; d = 4,43; tBCn 179°С. Растворяется в соляной кислоте,
водном цианистом калии или аммиаке; плохо растворяется в холодной
воде (0,1%) и этаноле. Разрушается при действии минеральных кислот
щелочей. Реагирует с металлами. Хранят под слоем воды. Инициирую-
щее ВВ.
Продукт эндотермичен (его молекулярная теплота образования -
62,9 нал). Детонирует от удара при падении гири весом 2 кг с высо-
ты всего 5 см. Взрывается при трении, нагревании выше 180°С, дей-
ствии электрической искры. Редко взрывается между свинцовыми, а
ещё реже деревянными поверхностями. Взрывное разложенне гре-
мучей ртути также происходит при действии некоторых химических
реагентов, например, концентрированной серной или азотной пи-
слоты. Даже присутствне следов таКих кислот значительно снижает
срои безопасного хранения этого продукта.
Осторожно! Крупный сухой кристалл гремучей ртути может детонировать даже от падения на пол, если с него предварительно убрать ковровую дорожку.
По детонационным характеристикам (VD = 315 л/кг, Q = 1490- 1790 кДж/кг) гремучая ртуть уступает многим бризантным веществам, однако развивает весьма внушительное давленне 1180-1770 кг/см2 в зависимости от плотности заряда. Скорость её детонации
2,3 км/с (d = 1,25) и 5,4 км/с (d = 4,17).
Преимуществом в силе инициирующего взрывного удара, необходимого для детонации веществ, гремучая ртуть обязана исключительно своему большому удельному весу и способности мгновенного разложения.
Фульминат ртути подвержен перепрессовке, то есть, при высоком давлении продукт теряет свойства инициирующего ВВ.
\ё-т^)
210
Часть 1. Опасное знакомство
При повышенной влажности (>5%) может наблюдаться непол-
ная детонация гремучей ртути либо её разложенне по месту удара
без взрыва. Если со-
держанне влаги пре-
вышает- 30%, она не
детонирует. Во влаж-
ной среде гремучая
ртуть энергично реа-
гирует с алюминнем.
Слабее она взаимо-
действует с латунью
капсюлей с образова-
ннем взрывоопасных
фульминатов меди и
цинка. Щёлочи, суль-
фат железа, серная
кислота и тиосульфат
натрия активно раз-
рушают фульминаты и
находяТ примененне
для их обезвреживания.
Гремучая ртуть применяется в качестве инициирующего ВВ для
изготовления капсюлей-детонаторов и капсюлей-воспламенителей.
Она используется как в свободном виде, так и в смесях с хлоратами,
нитратами, жёлтой кровяной солью или сернистой сурьмой
(сост.791-793, 800, табл. 40).
К сведению, первый патент на использованне гремучей
ртути для—начинки детонаторов (1867) получил всё ют же
А. Нобель.
\Ф^\
Гремучекислое серебро получено два столетия назад Говардом (1800). Чувствительность этой соли к механическому воздействию значительно выше, чем у ртутной, причём, детонируеТ она мощнее. Кристаллы столь коварного вещества взрываются не только при ударе или нагревании, но даже при растирании стеклянной палочкой под слоем воды! Оно идеально подходит для снаряжения детонаторов, поскольку взрывается даже оТ электрической искры.
Глава И, Я по-прежнему чувствительный и нежный
211
СЮ
Вели Вы относитесь К числу счастливых обладателей этого благородного металла, изготовить из него гремучую соль не представляет особых затруднений, Кроме опасности взорваться. ОднаКо в своё время поступали мудрее и из серебра чеканили деньги.
©
Получают гремучекислое серебро методом Либиха в вариа-
ции Бекмана (1886), для чего 1 г серебра растворяют в 14 мл
концентрированной азотной кислоты и прибавляют полу-
ченный раствор к 30 мл 96° этанола. Осторожно нагревают
до начала реакции, приливают ещё 30 мл этанола и остав-
ляют при комнатной температуре. Выпавший мелкокри-
/о\ сталлический белый осадок осторожно (!) отфильтровыва-
ют, сушат при комнатной (!) температуре, избегая прямо-
го попадания солнечных лучей.
При отсутствии серебра воспользуйтесь его нитратом (ляпис-
ным харандашом), осадком отработанного закрепителя для чёрно-
белой фотографии или старинными серебряными монетами. По-
следнне могут содержать примесь меди, что видно по синему цвету
приготовленного нитрата. Его необходимо высушить, прокалить
при 400-450°С, растворить в воде, отфильтровать образовавшийся
оксид серебра и повторно растворить осадок в азотной кислоте.
А Если кристаллик гремучекислого серебра кинуть в колбу с
' *—* хлором, он взорвется, не долетев до дна, при этом сосуд
остаётся целым, но могут быть исключения, поэтому на-
дёжнее для демонстрации такого опыта использовать пла-
стиковую бутылку.
Фульминат серебра применяют для инициирования различных пиротехнических устройств и в некоторых разновидностях хлопушек, так как он не выделяет при взрыве токсичную ртуть.
+ Фульминат серебра (гремучекислое или циановокислое серебро)
AgONC - тяжёлые (d = 4,0), белые, непрозрачные, шелковистые, игольчатые кристаллы, слабо растворимые в холодной воде, растворимые в го- рячей воде (1:36), водном цианистом калии и аммиаке, азотной кислоте. Инициирующее ВВ. Детонирует при нагревании, трении, ударе или дейст- вии электрической искры.
Г Изоциановокислая ртуть Hg(CNO)2 - белые тяжелые ромбическне кристаллы (d = 4,42), слабо растворимые в воде, растворимые в горячей воде, этаноле и нашатырном спирте. Взрывается при нагревании и механическом воздействии.
212
Часть 1, Опасное знакомство
a
jj +Изоцианоьокислое серебро Ац(С .\О), — сероватые иглы, растворимые
в воде (0,075%13) и нашатырном спирте, не растворимые в азотной ки-
й слоте. Детонирует при нагревании и ударе.
СледуеТ иметь в виду, что всем известная щавелевая кислота
НООССООН и её соли (оксалаты) способны детонировать от
мощного Капсюля. Благодаря высохой термолабильности многне из
них (оксалат натрия, бария и стронция) ширшео применяются в
пиротехнихе, особенно для приготовления составов цветных огней.
Мы К ним ещё вернёмся.
■ГОксалат серебра Ag2C204 (щавелевокислое серебро) - бесцветные
тяжёлые многогранники (d = 5,029), почти не растворимые в воде
(0,0034%18), растворимые в цианидах и водном аммиаке. Выше 140°С и
при сильном ударе взрывается.
Ещё египетскне жрецы научились готовить таК называемые «фараоновы змеи». Считают, что основным их Компонентом был роданид ртути (II). При поджигании таКой змейхи во время ритуальных обрядов, создавалась иллюзия, что она оживала. На виду
Глава 11. Я по-прежнему чувствительный и нежный
213
изумлённой публики огненная змея начинала извивагься, ьыползая из собственного тела, усеянного голубоватыми исКорКами.
Если Вы захотите повторить подвиг заклинателей огненных змей, придётся приготовить роданид или, КаК его сейчас принято называть, «ТиоцианаТ ртути (II)».
Этот продукт несложно получается обработкой водного раствора нитрата либо хлорида ртути (II) (сулемы) раствором рода- _ нида калия или аммония, взятых в эквимолярном количест- ее. Например, к 20 мл раствора, содержащего 3 г нитрата ртути, прилейте 10 мл раствора, включающего 2 г родани- да калия (он применяется в фотографии). Выпавший тяжё- /t\ лый белый мелкоигольчатый осадок отфильтруйте, промойте на фильтре водой и высушите. Небольшой избыток роданида калия с одной стороны повышает количество образуемого продукта, однако способствует усилению его растворимости, поэтому увлекаться им не следует.
Смешивая роданистую ртуть с несколькими каплями крахмального клейстера, сформируйте «палочку» и дайте ей высохнуть. Соединения ртути токсичны, поэтому приготовленное изделне желательно поджигать на открытом воздухе. Змейка эффектно горит синим искристым пламенем, причудливо извиваясь и многократно увеличиваясь в объёме, напоминая выползающую огненную змею:
2Hg(SCN)2 —+-> 2HgS + CS2 + С3№
Имейте в виду, что при описанной загрузке это изделне больше похоже на нашего Змея-Горыныча, только в раннем детстве.
11екоторые тиоционаты (роданиды) тяжёлых металлов вполне
стабильны при нагревании и механическом воздействии, так медная
соль (I) CuSCN в качестве стабилизатора горения входит- в некото-
рые составы спичечных «головок» и даже в твердотопливные ракет-
ные композиции (мы ещё вернёмся к ней в разделе фейерверков).
■ГТиоцианат (роданид) ртути (II) Hg(SCN)2 (роданистая или тиоциа-
новокислая ртуть) - бесцветные (в мелком состоянии белые) тяжёлые
(d = 5,3) игольчатые кристаллы, плохо растворимые в воде (0,07%25),
растворимые в ацетоне и растворах тиоцианатов. Разлагается при 165°С.
214
Часть 1. Опасное знакомств
Глава 12. Грозный, но очень лёгкий
12.1. Воздушный извозчик^
ДУ зрывчатые газы и их смеси имеют ограниченное промышлен- -ТЛ ное примененне, однако представляют грозную силу. Достаточно вспомнить незапланированные взрывы рудничного газа (метана) или пропан-бутановой смеси в жилых домах.
Воздух становится взрывоопасным при содержании в нём всего нескольких объёмных процентов сероуглерода или медицинсКого эфира.
В основе принципа действия вахуумной бомбы так-же лежит синхронный поливзрыв газов или аэрозолей.
Кислородно-водородная смесь (по объёму 1:2) не зря получила названне «гремучий газ». Схорость её детонации 2,83-3,25 Км/с, что почти в 10 раз превышает скорость звуКа.
Глава 12. Грозный, но очеиь лёгкий
215
Kaic Вы знаете, первые аэростаты и дирижабли наполнялись во-
дородом или светильным газом (его смесью с метаном и оКисью уг-
лерода). Чтобы представить себе настроенне аэронавтов проведём
эКсперимент.
Л Надуйте детский резиновый шарик водородом. Конечно,
(‘-л проще такой шарик
купить. Но можно надуть его
самостоятельно. Для этого в
бутылку из-под шампанского
аккуратно влейте на 1/3 объё-
ма разбавленной серной кисло-
ты, всыпьте 20-30 г железных
опилок и плотно наденьте на
горлышко резиновый шарик -
лучше его подвязать. Очень
мелкне опилки типа «железа
восстановленного» лучше не
использовать, потому что ре-
акционная масса сильно пе-
нится или тогда добавьте к
ней полстакана водки. Через
некоторое время раздувшийся
шар перетяните ниткой, сни-
мите с бутылки и подвяжите
к нему метровый отрезок
стопина или суровой нитки,
пропитанной сильным окисли-
телем (калийной селитрой,
бертолетовой солью, перхло-
ратом калия и др.) и
тщательно высушен-
ной.
Осталось поджечь огне-
провод, выпустить шар на сво-
боду и через минуту он взо-
рвётся. Если водород чистый -
он сгорит голубым пламенем
216
Часть 1. Опасное знакомство
без сильного взрыва. В Квартире таКой «дирижабль» лучше не запусхать.
Ещё проще надуть водородом мыльные пузыри. ТонКое отверстне трубочки, через которую выходит водород, смажьте мыльным раствором, предварительно добавив в него немного глицерина. В этом случае Вы сможете сэхономить: бихфордов шнур для воспламенения таКих шаров не понадобится.
12.2. Туманист в поисхахра&оты
Clyf звестно ли Вам, что основные взрывные работы при строи- L тельстве главной стройки первой пятилетки Днепрогэса (1927-1933) были выполнены на жидКом Кислороде. Впервые ТаКне смеси (оксиликвиты) в Германии испытал К. Линде (1897). Он пропитывал Кизельгуровые патроны с керосином или нефтью жид- Ким воздухом, обогащённым хислородом.
Глава 12. Г розный, но очень лёгкий
217
Уже через 2 года (1899) с помощью оксиликвитоб был пробит Симплонсний туннель. С появленнем жидиого иислорода промышленное значенне оксиликвитов возросло.
Во Франции их широхо использовали при добыче железной руды в Лотарингии и Силезии, в МеКсиКе - для разработай налийных копей, а в США с 1926 для освоения месторождений антрацита стали активно применять угольные бриКеты, пропитанные жидиим Ки- слородом.
В нашей стране первые оксиликвиты применили в Криво- рожсКом бассейне. До 1956 г. Норильсная нинелевая руда добывалась с помощью онеилинвитных патронов из прессованного торфа.
Главным недостатком этих ВВ является их очеиь низхая живучесть, связаииая с испареинем кислорода. Уже через 10 мииут оии существеиио теряют бризантные свойства. В начестве их детонатора используют азид свинца и электрозапал, но не применяют гремучую ртуть, так каК образованне водного ионденсата при испарении часто
218
Часть 1. Опасное знакомство
вызывает- отказы. ОксилиКвиты весьма чувстаительны к открытому пламени.
Жидкий кислород (голубая жщщсостъ, Кипящая при -193°С) долгое время оставался основным окислителем в жидхотопливных системах раКеТ.
То, что горенне в воздухе происходит благодаря присутствию хислорода, знаюТ все. Лишним напоминаннем тому является древнейший опыт Филона, описанный ещё за 100 леТ до появления Иисуса. В современном исполнении он может выглядеть так.
Установите в блюдце горящую свечу, налейте немного воды и накройте свечку перевёрнутым стаканом. Скоро свеча погаснет, а вода соберётся под стаканом. Если его перед этим использовали для переливания горячительных напитков, опыт получается ещё лучше (если уж «филонить», так с толком).
В среде Кислорода воспламеняется тлеющая лучишса и многне металлы. Охазывается, при желании можно лепсо поджечь даже железо.
Глава 12. Грозный, но очень лёгкий
219
А
Достаточно накалить кончик железной проволоки ши при-
крепить к нему зажжённую
спичку и направить воздушную
струю из кислородной подушки.
Железо загорится, разбрасывая
ослепительно-яркне искры, и
никакой «бенгальский огонь» с
ним не сравнится.
Для получения кислорода можно
прокалить в пробирке перманганат ка-
лия или бертолетову соль с двуокисью
марганца (2:1). А если использовать
перекись водорода (можно гидроперит)
или водную суспензию хлорной извести с
добавленнем двуокиси марганца, то ки-
слород выделяется без нагревания.
Следует знать, что железо, поКрытое горючесмазочными
материалами, в среде иислорода воспламеняется без пред-
варительного нагревания! В этом убедились те, КТо в на-
рушенне инструиции пытались обработать обычной смаз-
ной редуктор Кислородного баллона.
Куда более агрессивно ведёт себя синий газ озон (03). Он не только позволяет себе дырКи в небе, но и одним соприютсновеннем вызывает детонацию нитроглицерина, хлористого и йодистого азота. Быстрое нагреванне этого газа или внезапное сжатне приводит К взрыву, при этом температура при постоянном объёме достигает потрясающей величины 3980°С, способной испарить всё вохруг. Газообразный озон может спонтанно детонировать при содержании в воздухе свыше 9%.
Ещё опаснее ведёт себя жидкий озон тёмно-фиолетового цвета и твёрдый чёрно-синий, хоторые по праву можно отнести К инициирующим ВВ, вот только эКсплуатировать их удобнее даже не на Северном полюсе, а где-то, скажем, на Марсе или Сатурне.
Другое дело - смеси жидютго озона с горючими веществами на. пористом сорбенте (озоликвиты), иоторые исключительно взрывоопасны. В своё время энвимолярная смесь озона с ацетиленом
220
Часть 1. Опасное знакомство
предлагалась в Качестве наиболее «энергичного» ВВ, но из-за высо-
той чувствительности к трению и удару, а также непредсказуемому
поведению, ТаК и не нашла применения.
Со многими органическими веществами (бензолом, КаучуКом и
др.) озон образует особовзрывчатые озониды, например, озобензол.
+ Озобензол - белое кристаллическое вещество, детонирующее при 50°С
или даже при лёгком трении. ВВ необычайно большой мощности, которое
практически не используется для взрывных работ из-за очень высокой
чувствительности.
Обработаой двуоКиси азота озоном получается очень неустой-
чивое белое вещестао состава NO3, детонирующее при ударе.
■ГОзониды аммония NH4O3 и щелочных металлов общей формулы
Ме03 - красные кристаллическне вещества, сильнейшне окислители. При
медленном нагревании выше 60°С они выделяют озон, а на воздухе по-
степенно превращаются в карбонаты, выделяя кислород. Эти озониды
бурно гидролизуются водой. При ударе и резком нагревании они детони-
руют. Их получают обработкой гидроксидов озонированным кислородом.
1 т 2 с —и».# o/t.o.f,. I.» л /. 4-.
1Д. J. u,njЩии ovvy
ДУ идимо, синица, обещавшая поджечь море, знала толК в химии. ЛЛ Вам не приходилось видеть, КаК горит вода? Это интересное зрелище. Горячая вода в cipye фтора самовоспламеняется и сгорает- бледно-фиолетовым пламенем. Если же давленне фтора увеличить, то водяное пламя станет ослепительно ярКим, КаК элеетричесхая дуга.
В атмосфере фтора загорается древесина, аморфный уголь,
Кремний и многне металлы, а противопожарный асбесто-
вый КовриК горит даже ярче, чем ацетщленовая сварКа.
Газообразный хлор ведёт себя сшжойнее, но в его среде так-же воспламеняется аммиаК и взрывается гидразин.
Достаточно капнуть в колбу с хлором несколько капель наша- /\ тырного спирта, как начнётся потрескиванне и появится /' ■ > белый туман нашатыря.
Спровоцировать взрыв неКоторых газовых смесей с хлором может даже ярКое освещенне. Убедитесь сами.
Глава 12. Г розный, но очень лёгкий
221
Толстостенную стеклянную пробирку под водой
ЁЩШ смесью равных объёмов водорода и хлора, закройте её проб-
кой и поместите в металлическую сетку или гильзу с не-
большим отверстнем у основания. Если к такой «мортире»
поднести зажжённую магнневую стружку со стороны от-
крытого дна пробирки, произойдёт взрыв. В лучшем случае
т. вылетит только пробка. Реакцию можно спровоцировать
Л \ даже сильной фотовспышкой с близкого расстояния.
Для получения исходных газов всыпьте 3 г железных опи-
лок в одну пробирку и столько же перманганата калия в другую.
Влейте в них по 5 мл соляной кислоты (1:1) и закройте пробками с
газоотводными трубками.
[#й»+}
Если вместо хлора в последнем опыте использовать фтор,
то ярхое освещенне и не понадобится. Об этом доложил
коллегам первоотарыватель этого «газа-убийцы» знамени-
тый французсхий химии Анри Муассан (1852-1907), захон-
чивший эхсперимент с одним глазом.
Газообразный хлор вызывает самовоспламененне многих орга-
нических веществ и металлов.
222
Часть 1, Опасное знакомство
А
Достаточно смочить ватку тёплым скипидаром и осто-
рожно внести её в пробирку с хлором. Она загорится коптя-
щим пламенем.
Если же в банку с газообразным хлором всыпать опилки меди
ши бронзы, они вспыхивают
ярко-зелёными искрами.
Порошок сурьмы в хлоре само-
воспламеняется белым искристым
дождём с лунным оттениом. Лучше
таюэй фейервери сжигать в замину-
том сосуде.
Л Тонко истолчённую сурьму
(‘ Л всыпают в бутылку, горлыш-
ко которой соединено толстой ре-
зиновой трубкой с колбой, наполнен-
ной хлором. Сурьму подсыпают не-
большими порциями, приподнимая
бутылку. Прежде чем сгореть, ты-
сячи песчинок раскаляются добела,
на миг освещая пространство.
рл
•V,
Sb
V
, \ -—
а?
J ч
У \
Сююнностью К детонации также обладают оксиды хлора. От нагревания, удара или при юэнтакге со многими органичеышми веществами они взрываются.
+ Окись хлора С120 - желтовато-бурый газ с запахом хлора; открыта Бе- ларом (1824). Легко сгущается в красно-коричневую жидкость (tKHn 2°С) и может взорваться при перемешивании, переливании или слабом нагревании, а также в контакте с фосфором, серой, углем, аммиаком, многими ор-
В
ганическими веществами и иногда даже от соприкосновения с индиффе-
рентными порошками.
+ Двуокись хлора СЮ2 - жёлтый газ или красно-бурая жидкость; впервые
получена Ченевиксом и подробно исследована Дэви (1815); tKlin 10°С. Из-
вестен кристаллогидрат СЮ2—6Н20. Взрывается выше 60°С или при ударе.
Воспламеняется (часто со взрывом) в присутствии серы, фосфора, сахара,
растительных смол и крахмала. Фосфор в её присутствии горит даже под
водой.
Для осуществления этого оригинального опыта всыпьте на дно стакана с водой тонкий слой бертолетовой соли, а на неё положите кусочек красного фосфора и с помощью пипетки
<3
Глава 12, Грозный, но очень лёгкий
223
тонкий сгпруикии по стенке осторожно (!) прилейте немного
концентрированной серной кислоты. Выделившаяся дву-
окись хлора воспламенит фосфор ярким белым пламенем
под водой. При использовании аморфного красного фосфора
в виде рассыпчатого порошка реакция протекает более
энергично. В любом случае этот эксперимент относится к
категории экстремальных и при его проведении нужно
тщательно соблюдать правила безопасности.
+ Трёхокись хлора (хлортриоксид) СЮ3 и С12Об - тёмно-красное масло
(tnJ, 3°С). Детонирует при ударе и взаимодействии с водой.
+Хлориый ангидрид С1207 - бесцветная маслянистая жидкость (tKlln
80°С); с серой, фосфором и опилками при обычных условиях реагирует
относительно слабо, зато взрывается при контакте с йодом.
+Фториды хлора характеризуются исключительной реакционной спо-
собностью. В парах трёхфтористого хлора CIF3 (tKlin 12°С) самовоспла-
меняется даже стеклянная вата, глинозём и жжёная магнезия. Известны
попытки применения этого вещества в качестве окислителя ракетного
топлива и зажигательного средства в военном деле.
224
Часть 1. Опасное знакомство
Э
12.4. Сварщице харак?пером
тот газ слиипсом энергичен, чтобы просто работать. Иногда он об этом напоминает.
Многне даже не подозревают, что ацетилен, применяемый для газосварии, под действнем напсюля взрывается не хуже тротила и устойчиво детонирует от распалённой метал- личесхой спирали под давленнем выше 2 атмосфер. Для взрыва жид- ного ацетилена достаточно исиры, не говоря о его воздушных смесях, которые образуются при неправильном хранении харбидов и часто становятся причиной аварий.
Впервые оценил его дурной нрав химии Э.
Дэви (1836), случайно выделив ацетилен из карбида калия К2С2.
Сегодня его бойхий характер знает хаждый мальчиижа, запус- навший ионсервную банКу с помощью карбида кальция СаС2.
Достаточно слегка смочить водой небольшой кусочек этого чудесного вещества, накрыть его дырявой банкой из-под
©
сгущёнки и поднести к отверстию фитиль на длинной палке.
Банка с шумом взлетит вверх. Если же газа выделится мно-
го и он вытеснит воздух из банки, то приспособленне пре-
вратится в коптящий огненный вулкан. Но Вы так ни в коем
случае не делайте, потому что выделяющаяся в ходе реак-
ции известь при попадании на кожу и в глаза может вы-
звать ожоги. Эта же банка легко может угодить прямо в лоб.
Сж.
Глава 12. Грозный, но очень лёгкий
225
Ацетилен детонирует в контакте с расплавленным калнем, об-
разуя, в том числе нарбид К2С2.
В присутствии хлора ацетилен взрывается. Хотите увидеть? Со-
берите две пробирки с газоотводными трубками. В одну
д
тите кусок кар-
бида кальция и
прилейте 2-3 мл
воды, а в другую
всыпьте 2 г пер-
манганата калия или
столько же хлорной из-
вести и прилейте 2-3 мл
концентрированной соля-
ной кислоты. При сбли-
жении концов газоот-
водных трубок наблюда-
ются вспышки с
хлопками и копо-
тью.
Карбид магния MgC2 при нагревании выше 600°С разлагается с выделеннем углерода и Mg2C3, хоторый в свою, очередь при увлажнении распаляется и сгорает на воздухе.
226
Часть 1. Опасное знакомство
Значительно взрывоопаснее «соли» ацетилена с тяжёлыми ме-
таллами (карбиды, ацеТилениды или ацетилиды).
+Ацетиленид серебра Ag2C2 представляет собой тяжелый сероватый
аморфный порошок, который при хранении приобретает коричневую
окраску. Он плохо растворим в воде, разлагается соляной кислотой и
цианидами. Обычно, его получают воздействнем ацетилена на порошко-
образное серебро или аммиачный раствор его нитрата, ^ также взаимо-
действнем карбида кальция со спиртовым раствором нитрата серебра.
Он легко детонирует при ярком освещении, ударе или нагревании выше
140°С.
А
Хотите получить этот экзотический продукт и увидеть его
в работе? В пробирку с га-
зоотводной трубкой по-
местите 1 г карбида каль-
ция и прилейте немного во-
ды. Пропустите выделяю-
щийся ацетилен через «от-
работанный» раствор фиксажа
для чёрно-белой фотографии.
Выпавший осадок отфильтруйте
и высушите, избегая прямых сон
нечных лучей. Порошок взрыва-
ется при приближении ' горящей
магнневой стружки, только ук-
репите её на конце длинной палки. Ещё эффектнее ацетиленид се-
ребра детонирует от яркой фотовспышки.
+Ацетиленид ртути (И) 3HgC2—Н20 - белый тяжёлый порошок (d = 5,3), не растворимый в воде и большинстве органических растворителей, взрывается при нагревании и ударе.
+Ацетиленид медн (I) Си2С2‘Н20 - коричневый аморфный порошок, реагирующий с кислотами и цианидами с выделеннем ацетилена; трудно растворим в воде и большинстве органических растворителей. Получают пропусканнем ацетилена через аммиачный раствор солей меди (I). Существует в виде моногидрата, который дегидратируется при 80-100°С над СаСЬ. Детонирует при ударе, нагревании (~120°С), сильном освещении (магнневая вспышка) и в контакте с окислителями, например,
хлором.
+Ацетиленид медн (П) СиС2—0,5Н2О получают взаимодействнем ацетилена с аммиачным раствором медного купороса. Вишнёво-бурый осадок, в свежем виде разлагается разбавленными кислотами с выделеннем ацетилена, при высушивании детонирует.
227
Глава 12, Грозный, но очень лёгкий
Кстати, аналогичным образом можно получить ацетиленид зо-
лота Ац2С2 - чрезвычайно взрывчатый жёлтый порошок, детони-
рующий при ударе, нагревании, трении и действии сильных охисли-
телей (вот уж поистине царсхое ВВ).
Повышенной склонностью К детонации обладают некоторые органическне производные ацетилена.
+Диацетилен НС=С-С=СН - подвижная легкокипящая жидкость или бесцветный газ; tnJ1 -36°С; tK„n 10,3°С; d = 0,736; растворим в большинстве органических растворителей; плохо растворим в воде (4,6:1 при 25°С). Взрывоопасен, особенно под давленнем. В жидком виде легко детонирует от удара или искры.
Дибромацетилен ВгС=СВг - подвижная жидкость; tnjl -25-23°С; tKlin 76°С; растворим в этаноле и эфире; не растворим в воде. При нагревании в присутствии следов кислорода взрывается.
+ Дихлорацетилен С1С=СС1 - бесцветная подвижная жидкость; tnJ1 -66- 64°С; tK„„ 32-33°С; d = 1,261; при нагревании воспламеняется со взрывом.
+ Хлорацетилен (хлористый этинил) CIC^CH - самовоспламеняющийся на воздухе газ; tKH„ - 32-30°С; высоко токсичен. Взрывается при нагревании.
+Ацетилендинитрил (субнитрид углерода) NCC=CCN - бесцветное легкоплавкое кристаллическое вещество, способное детонировать; tnJ1 21 °С; tK„n 77°С. Его сжиганне в атмосфере кислорода даёт температуру ~5000°С и удельный импульс 310 секунд. Перспективное горючее в ракетостроении.
12.5. Хранитель вечного молчания
Е / риступая К изучению алхимии, представители её оюсультного U L Крыла - неофиты давали клятву молчания над персиховой ветвью. Выбор растения был не случайным: юэсточии всего подсемейства сливовых (Prunoideae) содержат ядовитый гликозид ами- гдалин, лепсо отщепляющий при гидролизе смертоносную синильную хислоту.
Во все времена она была символом «ядовитости», однахо при определённых обстоятельствах синильная кислота HC=N (Кил 25°С) может стать не только причиной отравления, но и грандиозного взрыва. Эта проблема возниила, юэгда её для промышленных иужд стали синтезировать в больших количествах.
228
Часть 1. Опасное знакомство
Известны трагическне случаи, ног да железнодорожные }#-*+} цистерны с синильной кислотой детонировали (!) в результате неуправляемой экзотермической полимеризации. Трагедия усугублялась выбросом в атмосферу смертоносных паров.
Дело в том, что в железной ёмкости да ещё в присутствии влаги реакция начпнается праКтнчесКИ сразу. Также этому способствуют примеси аммиака или щёлочи. Жадность желтее!-, становятся Ко- рнчневой И, даже еслн не взорвётся, превращается в чёрно-бурую массу. Поэтому в качестве стабилизатора синильной кислоты применяют кислоты, нх хлорангндрнды, а ещё лучше галогенцнаны шш оксалаты кобальта н ншселя.
Некоторые цианиды (соли сннильной КИслоты) детонируют прИ нагреваннн, таК, напрнмер, цианид никеля Ni(CN)2 при 420°С претерпевает взрывной распад.
Известны комплексные изоцианиды, самовозгорающнеся на воздухе K8(Co2(CN)8).
Цианиды входят в состав некоторых взрывчатых веществ, в частное™, жёлтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] применяется в производстве галлоксилина (сост. 7) и белого пороха д'Ожаида (сосТ. 39).
Газ циан (CN)2 способен детонировать аналогпчно ацетилену, прнчём, теоретнчесхая температура его взрывного разложения в аднабатнчесхом режнме (прИ постоянном объёме) превышает все мыелпмые показателя (~7500°С).
Не менее пнтересны органнчеехпе производные сннильной КИ- слоты - нитрилы, в ряду которых выявлены перспективные ВВ н
компоненты ракетного топлива.
+ Ацетонитрил СН3С—>1 - бесцветная жидкость; tnj! -45°С: t„,n 82°С; tBCn 6°С; d = 0,786. Растворяет нитроцеллюлозу. Перспективное горючее для жидкотопливных ракет: в токе кислорода развивает удельный импульс 303 секунды и температуру горения 4400°С.
а
—ГКомплексы ацетонитрила с металлами взрывоопасны. Так, перхло-
ратный комплекс меди (I) [Cu(CH3CN)4]C104 (tnjI 175°С) детонирует при
нагревании выше 205°С или от удара.
■ГТринитроацетонитрил («тринитроэтаниитрил») (М02)зС04Ч - пас-
тообразный продукт (tnjl 41,5°С), получаемый нитрованнем на холоде
изоциануровой кислоты или её солей. Мало чувствителен к удару, дето-
нирует при 220°С или при действии взрывателя.
Глава 12, Грозный, но очень лёгкий
229
12.6. Взрывной угар
своё время Клеман и Дезорм разработали газогенератор, пре-
образующий древесные отходы в недорогое газообразное топ-
ливо для двигателя, таи называемый «генера—горный газ», пред-
ставляющий в основном окись углерода: СО2+ С —> 2CO.
Ещё более важным их изобретеннем стала высоюжалорийная
смесь - «водяной газ», образуемая восстановленнем воды раска-
лённым углем: Н20 + С —> СО +Н2.
Неюэторые любители поддать пару в сауне эту реанцию на-
верняна уже освоили, хотя и не без жертвоприношений....
Вспомнили? Точно... Это когда у Вас болела голова.
Взаимодействнем
описи углерода с метал-
лами получают их кар-
бонилы, многне из Кото-
рых обладают взрывча-
тыми свойствами либо
склонны К самовоспла-
менению. При разложе-
нии они выделяют угар-
ный газ, что делает об-
ращенне с ними ещё
опаснее. Выделяющийся
при этом металл часто
пирофорен (воспламеня-
ется на воздухе) и может
стать причиной пожара,
Обработаой карбо-
нила никеля Ni(CO)4
описью азота под давле-
ннем получается стран-
ный голубой порошох
состава Ni(N0)N02, не
растворимый в воде, рас-
творимый в хлороформе. Его термический распад выше 90°С сопро-
вождается ярким свеченнем.
230
Часть 1, Опасное знакомство
СГексакарбонил хрома Сг(СО)6 - бесцветные диамагнитные ромбическне
призмы; d = 1,77; tnjI 151-152°С в запаянном капилляре. Растворим в хло-
роформе, четырёххлористом углероде, бензоле и эфире; плохо растворим
в этаноле и уксусной кислоте; не растворим в воде. Медленно разлагается
на свету. При 210°С детонирует, образуя металлический хром и угарный
газ. Используют для хромовых покрытий.
■ГГексакарбонил ванадия V(CO)6 - зелёный порошок, самовоспламеняю-
щийся на воздухе; в инертной среде разлагается при 70°С.
+ Карбонилгидрид железа H2Fe(CO)4 - бесцветное вещество (tnjl -70°С) с
тошнотворным запахом. Получают действнем щелочей на пентакарбонил
железа Fe(CO)5. На воздухе самовоспламеняется. Его натрневая соль
Na2Fe(CO)4 также пирофорна.
Обработкой щелочных металлов окисью углерода образуются производные оксиацеТилена МеОС^СОМе (Ме2С202), а выше 250°С - гексаоксибензола Ме6С606. Эти вещества гигроскопичны и пирофорны, с водой реагируют очень бурно вплоть до взрыва.'
Для получения взрывчатого пирофорного оксиацетиленида калия К2С2О2 проще прокалить смесь поташа К2СО3 с углем (5:1) в пробирке, прикрытой ватным тампоном. Готовый порошок превратится из чёрного в бледно-серый. В ходе реакции выделяется токсичный угарный газ без запаха, поэтому нагреванне проводят под тягой! После остывания достаточно осторожно высыпать продукт из пробирки, чтобы он загорелся на воздухе мелкими фиолетово-красными вспышками. Если же оставить приготовленный пирофор в открытой пробирке, он может самовоспламениться, особенно во влажном воздухе.
Глава 13. Секретное оружне блондинок
(LJ ывалые химики знают, насколько опасной может оказаться ЛЛ встреча в химической кладовке со старой бутылкой, содержащей на дне, вместо улетучившегося эфира, красивые как бриллианты кристаллы. Не задумываясь, вызывайте сапёров и не пытайтесь извлечь это сокровище, зажав бутылку между ног. Дело в том, что многне образовавшнеся пероксиды (перекиси), а это именно они, по силе взрыва значительно превосходят нитроглицерин, и для их детонации порой достаточно потревожить пробку.
Глава 13, Секретное оружне блондинок
231
(S3
Впервые органическне перекиси были получены Бполи
(1859), хотя их особая взрывоопасиость и связанные с этим
трудиости в изучеиии свойств отодвииули сообщеине об
открытии почти иа 5 лет.
Автоокислению подвержеиы многне илассы органических со-
единений: это и простые эфиры, в том числе гетероциюшческне
(иапример, тетрагидрофураи), олефииы с атомом водорода в ал-
лилыюм положеиии (К примеру, циююгексеи), вещества с виниль-
ным атомом водорода (в
частиости, метилакри-
лат), днеиовые произ-
водные (иапример, изо-
прен), различиые альде-
гиды, кетоны и др.
Особую опасность
представляют образую-
щнеся со временем или
при действии окислите-
лей гидропероксиды (в
том числе гедг-дигидро-
пероксиды), диалкилпе-
роксиды (в том числе
кольцевые и полимер-
ные), а также озониды.
Не так давно описаны
взрывчатые вещества,
содержащне цепочки из
3-х и даже 4-х последо-
вательно связаииых ки-
слородных атомов (три-
оксиды и ТеТраоксиды).
Мехаиизм окисления этих веществ сложеи и неодиородеи, ио
чаще всего иа первой стадии включает образованне гидроперокси-
дов, многне из которых (особенно третичные) сравнительно устой-
чивы, но нагревать их никто не рекомендует, да и мало кто решает-
ся. В осиовиом, это жидкости с резким запахом, которые легко по-
232
Часть 1. Опасное знакомство
ПОМСОШТ IГГ\\КГ\Г гт ЛПАПИ АПООГП Г ГТГЛГТ пАпО rTOimrj ГГО ОГПТ'тО'ГГ КЗ А^АГГАГЫ/.Т/
* “'"‘V * * w wa»^.»Kaaa^» .aj^aa wwr.H^V.HIHI “M V.1I1JI.V 1 l_.l w wvwvlw ЧЧ1
и особенно в глаза.
Далее они превращаются в более взрывоопасные димерные и
полимерные пероксиды. Кстати, окисленне медицинского эфира
(наиболее частого виновника подобных трагедий), как установили
немецкне химики А. Рихе и Р. Майстер (1931), приводит к образо-
ванию взрывчатого полимерного пероксида этилидена.
В свежеперегнанных эфирах пероксиды можно обнаружить
уже через неделю. Они дают положительную реакцию с
йод-крахмальной бумагой, голубое окрашиванне в присут-
ствии бихроматов в кислой среде и красное при добавле-
нии бесцветного гексатиоцианоферрата (II) натрия
Na4[Fe(SCN)6],
Пожалуй, наиболее опасными являются пероксидные производные кетонов.
Рецепт печально знаменитой перекиси ацетона (дипероксид пропанона, ТрициклоацеТонпероксид, ТЦАП или просто «киса»), открытой Ричардом Вольфенштейном (1895), на счету жертв которой далеко не один «юный химик», весьма прост. По мере изучения строения этого соединения менялись и его названия от дипероксида ацетона до трициююацетонпероксида. Неизменным оставался толь- Ко дерзкий и злопамятный характер этого взрывчатого вещества.
Ф
,Достаточно слить по несколько миллилитров охлаждённого (!) ацетона и 30% перекиси водорода (пергидроль), а в каче-
©
стве катализатора прибавить 2-3 капли концентрированной
соляной кислоты. Температура реакционной массы не долж-
/ч на подниматься выше 35-40°С. Природа кислоты столь су-
/*\ щественного значения в данном случае не имеет, и для реак-
ции часто применяют серную, азотную, ортофосфорную и
даже хлорную кислоту. Уже через несколько часов выпадает
похожий на снег мелкокристаллический осадок. Его от-
фильтровывают. Чтобы исключить в дальнейшем возможность
самоподрыва, осадок промывают 5% бикарбонатом натрия, водой,
а затем слегка ацетоном и сушат при комнатной температуре.
«Бывалые» пиротехники для повышения выхода продукта оставляют реакционную массу в темноте на сутки и более. Самые
Глава 13, Секретное оружне блондинок
233
отчаянные из них влажные кристаллы после промывки во- /|\ о ой не сушат, так как это вещество медленно испаряется даже при комнатной температуре, а осторожно плавят —;—, на водяной бане. Оставшуюся после застывания воду сли- 1 — ) вают. Вот этого Вам категорически делать не надо!
Для очистки продукт иногда кристаллизуют из медицинского эфира. Использовать открытый огонь в этом случае категорически запрещено! Пероксид получается в виде крупных, красивых, прозрачных, бесцветных кристаллов правильной геометрической фор
мы, очень похожих на горный хрусталь, в отличне от которого, детонирующих даже от прикосновения сигареты.
Вместо пергидроля можно использовать таблетированный гидропериТ (пергидрид) (NH2)C0‘H202, которым блондинки осветляют волосы, а врачи лечат ангину. Иногда для этого синтеза применяют отбеливатели для тканей типа персоль (перкарбонат нагрня) Na2C03’l,5H202'H20 либо пероксиды металлов.
Механизм этой реакции довольно сложный и включает несколько стадий. Вначале образуется дигидропероксипропан, который под действнем кислоты превращается в дипероксид ацетона (дигидроизопропилпероксид). При взаимодействии этих продуктов получается ТрициклоацеТонпероксид.
Учитывая, что жертвами перекиси ацетона стали по крайней мере два призёра Всесоюзной олимпиады по химии, хочу строго предупредить: не добивайтесь роста крупных кристаллов (!), для чего используйте только концентрированные расгворы ингреднентов и не оставляйте надолго (более суток:) не отфильтрованный осадок. И уж тем более не применяйте для этого эксперимента стек-
Н3СЧ /СН3
ляииую посуду.
^Перекись ацетона (трициклоацетоипероксид, дипероксид или пероксид ацетона, дипероксид пропаноиа, ТЦАП, «киса» и даже «бул-
дыжник») - бесцветное кристаллическое вещество, tn-1 93°С (97°С), практически не растворим в
Ш
воде, растворим в ацетоне и эфире. Медленно
испаряется даже при комнатной температуре.
При длительном хранении (особенно на свету)
частично разлагается на уксус и ацетон. Не кор-
розирует металлы, только слегка воздействует на свинец. Инициирую-
щее ВВ. Детонирует при растирании, ударе, действии кислот и нагрева-
нии выше 140°С.
Н3СЧ9
СГСЧ)
С сю
н3с' "о-o' Ч/Нз
234
Часть 1. Опасное знакомство
Готовый продукт относительно устойчив при обычных условиях хранения и даже испаряется без разложеиия. Ои легко детонирует при растираиии или ударе, хотя механическая чувствительиость его кристаллов несколько меиьше, чем у азида свинца. Переплавленный (литой) продукт более чувствителеи к удару, при этом его детоиациоииые характеристики возрастают. Тротиловый эквивалент ТЦАП составляет 0,7, а в пластичиом виде - 0,9. Скорость его дето- нации 3,7 км/с (при d 0,5) и 5,3 км/с (при d 1,18). Навеска 0,8 г кристаллического пероксида ацетоиа даёт при взрыве до 46 г дробленого песка, плавлеиый продукт или прессованный под давлеинем 500 кг/см2 «работает» ещё лучше - 50,5 г, в то время как азид свии- ца в этом стандартном тесте значительно уступает (29 г).
Непрессованный «снегообразный» пероксид ацетона в виде небольшой кучки при поджигании не детонирует, а резко сгорает с хлопком и вспышкой. Однако достаточно завернуть его даже в бумагу, чтобы при поджигании произошёл взрыв. Крупные кристаллы и плавленый продукт в этих условиях детонируют не раздумывая.
Следует иметь в виду, что продукт склонен К перепрессовке. Так, сжатый под давленнем свыше 2000 Кг/см2 пероксид ацетона энергично горит, но не детонирует.
Для пластификации пероксида ацетона помимо его плавления (что крайне опасно!) применяют нитроцеллюлозный лак и даже пироксилин.
Аналогично получаются взрывчатые перекиси метилэтилке- тона (d = 1,042, tnJ1 100°С) и ацетальдегида (1пЛ63°С), которые детонируют от удара, трения и нагревания выше точки плавления.
В ряду взрывчатых переписных соединений особое место занимает^ гексамешлент—рипероксиддиамин или просто ГМТД. ЭТо мощное бризантное ВВ по дробящему действию значительно превосходит гремучую ртуть. Скорость его детонации в пределах 4,56- 5,1 км/с. Фугасные свойства этого продукта оставляют желать лучшего: расширенне бомбы Трауцля составляет всего 140 мл. ГМТД детонирует от трения и нагревания, хотя чувствительность его к удару несколько ниже, чем у гремучей ртути. Продукт очень восприимчив К лучу огня. Интересно, что в непрессованном виде на открытом воздухе этот пероксид сгорает с громким хлопком и
Глава 13. Секретное оружне блондинок
235
(*•3
вспышкой, зато в бумажной гильзе в контакте с искрой он взрывается. ГМТД даже при высоком давлении не перепрессовывается. Для детонации этого продукта достаточно капнуть на него концентрированную серную кислоту или бром. Промышленное примененне этого вещества ограничено его неприятным свойством вызывать коррозию металлов.
Подобно пероксиду ацетона ГМТД летуч при хранении на открытом воздухе и вызывает раздраженне слизистой оболочки: першенне в горле и даже чиханне, что позволяет с его помощью быстро находить спрятавшихся шпионов.
Для получения столь чудесного продукта в очередной раз понадобится уротропин или сухой спирт. В лабораторном стакане, об-
®
ложенном льдом, растворяют 5,6 г этого вещества в 15 мл пергидроля и при помешивании добавляют 8,4 г лимонной
©
кислоты. Минут через 15-20 после растворения кислоты наступает самый опасный период. Реакционная масса рез
ко мутнеет, становится белой и вязкой от мелких кристалликов ГМТД, а её температура начинает повышаться. В
этот момент необходимо особенно тщательно перемешивать продукт на ледяной бане, чтобы его температура не превышала 30°С (лучше 20-22°С). В противном случае реакционная масса может самовоспламениться.
Уже при 40°С отчётливо слышится недвусмысленное шипенне.
А дальше пенистая жидкость в сопровождении едкого дыма попытается покинуть хшшческий сосуд. Если и в этот момент ничего не предпринять, реакционная масса воспламенится, весьма озадачив соседей и пожарников, оставив
на память о квартире дивной красоты чёрные крупные кристаллы. Чтобы избежать этого, перегретый продукт лучше вовремя вылить на лёд, а ещё надёжнее не оставлять реакцию без присмотра в теченне первых двух часов!
Иногда при низкой концентрации перекиси начало реакции задерживается. В этом случае стакан с реакционной массой выни-
А
мают со льда и на время переносят в ёмкость с тёплой во-
дой, чтобы его содержимое нагрелось до комнатной темпе-
ратуры. Однако с началом реакции стакан сразу возвраща-
ют на ледяную баню.
236
Часть 1, Опасное знакомство
Обычно, осадок выпадает в теченне нескольких часов, однако для повышения выхода его отфильтровывают, как правило, на следующий день. Кристаллический осадок промывают 5% содовым раствором, водой и сушат при комнатной температуре.
Вместо лимонной кислоты можно использовать азотную (2-3 мл) ши даже ортофосфорную. В присутствии этих кислот реакция протекает, как правшо, быстрее. Осторожно, сразу после добавления азотной кислоты из реакционной массы может выпадать динитрат уротропина, который растворяется при тщательном перемешивании. Конечный же продукт отфильтровывают через 6- 8 часов, предварительно разбавив его водой.
+ГМТД (гексаметилентрипероксиддиамин) - бесцветные ромбическне кристаллы, в массе белые. Плохо растворим в ^СН-гО-О-СШ^ воде, спирте и ацетоне. При контакте (особенно N-СН2-0-0-СН2—N во влажном состоянии) вызывает коррозию ме- Хн -О-О-СН ^ таллов. Не гигроскопичен. Летуч при хранении 2
на открытом воздухе. Устойчив на свету. Инициирующее ВВ, Применяется в качестве детонаторного состава.
Циклический дипероксид мочевины со сложиым иазваинем ТеТрамеТилендипероксиддикарбамид (ТМДЦ) по взрывчатым свойствам вполне иапомииает ГМТД, хотя и отличается большей стабильностью.
е
Г*Г)
Ш
Чтобы получить это интересное вещество, достаточно
смешать 8 мл формалина с 13 мл пергидроля и в этой жид-
кости растворить 3 г мочевины. Реакционную массу охлаж-
дают до 5°С на ледяной бане и осторожно по каплям при
тщательном перемешивании добавляют 5 мл 50% серной
кислоты, не допуская поднятия температуры выше 20°С.
Через час ёмкость с реагенталш переносят в холодильник, а
через сутки отфильтровывают выпавший осадок. Промы-
вают его содовым раствором, затем холодной водой и су-
шат при температуре не превышающей 40-45°С..
+Тетраметилендипероксиддикарбамид (ТМДД) - бесцветное кри-
сталлическое вещество, весьма устойчивое при обычных условиях
хранения. Не гигроскопичен.
Детонирует при ударе, трении и
нагревании (особенно в контакте с огнём). Инициирующее ВВ для детонаторов.
Н
2N-9
-N
/сн2-о-о-сн2х
V
О СН7-О-О-СН/ о
/
,n-c-nh2
Глава 13. Секретное оружне блондинок
237
}<+•+}
Многне органическне пероксиды служат инициаторами цепных
гемолитических реакций и применяются в синтезе полимеров. Учи-
тывая высокую чувствительность к механическому воздействию и
нагреванию, чаще их хранят в растворах, на холоде, да ещё и в тем-
ноте, не забывая, что при низкой температуре повышается вероят-
ность накопления взрывчатых продуктов, а кристаллизация таких
растворов многократно увеличивает опасность.
Свет катализирует разложенне пероксидов. В этом несложно
убедиться. Достаточно выставить на солнечный свет пробирку с
3% перекисью водорода, содержащей каталитическую при-
* * * месь жёлтой ши красной кровяной соли. Начнётся бурное
разложенне, не прекращающееся в темноте. Подобный приём ино-
гда используют шпионы и разведчики, обрабатывая пероксидами
секретное донесенне, написанное в темноте. После вскрытия кон-
верта и «засветки» такое письмо обугливается.
Представляете, что будет, если в таком виде сдать кон-
трольную работу или дневник: для записи отметки по пове-
дению?
Если Вы тоже решитесь написать подобное письмо, бумагу
для него предварительно обработайте из распылителя в
темноте 5% спиртовым раствором перекиси .бензоила и
дайте ей высохнуть в этих же условиях. Чтобы не промахнуться с
автографом, може-
те воспользоваться
для подсветки крас-
ным фонарём для
фотодела. Готовое
письмо вложите в
чёрный конверт (на-
пример, из-под фо-
тобумаги) и можете
отправлять его адре-
сату. После вскры-
тия на свету уже
через короткое время
письмо почернеет и
превратится в пепел.
Ж
238
Часть 1, Опасное знакомство
Пероксид бензоила для этих целей нетрудно синтезировать самому, тем более, что он не так опасеи, и в качестве самостоятельно- го ВВ практически не примеияется, чего не скажешь о пиротехнических композициях иа его осиове. Впервые ои получеи химиком Броди (1859).
К охлаждённому раствору 2,5 г гидроксида натрия в 20 мл А воды на ледяной бане (-5°С) приливают при помешивании 6 мл пергидроля и по каплям так, чтобы температура не пре- А вышала 0-1 °С, добавляют под тягой 5 мл хлористого бензоила. Выпавший в теченне часа кристаллический осадок отфильтровывают и для лучшей очистки кристаллизуют из кипящего этанола либо осаждают метанолом из хлороформенного раствора. Сушат отфшьтрованные кристаллы при комнатной температуре.
Пероксид бензоила в пиротехнике часто применяют для снижения температуры вспышки инициирующих ВВ. Так, добавка этого продукта к гремучей ртути (2:3, сост. 794) позволяет снизить силу тока для её воспламенения электрозапалом почти на четверть.
Смесь тиосульфата свинца, бертолетовой соли и пероксида бензоила (1:1:1, сост 387, табл. 22) используют в электрозапалах. Температура её детонации всего 112°С.
+а-Беизодиазобеизила гидропероксид - игловидные кристаллы канаре-
ечно-жёлтого цвета. Чувствителен к действию
света. При нагревании выше 65°С разлагается со
взрывом. К искре и ударам менее восприимчив.
В контакте с концентрированной серной либо
азотной кислотой детонирует. Получают, пропуская кислород через бен-
зольный раствор фенилгидразония бензальдегида, с последующим оса-
жденнем лигроином. По мощности взрыва превосходит тротил.
+Пероксид бензоила (дибеизоил) (С6Н5С0)202 - бесцветные ромбы из
эфира или иглы из этанола; d= 1,334; tnjI 106-108°С; растворим в хлоро-
форме, этаноле, эфире, бензоле и сероуглероде; трудно растворим в во-
де. Период его полураспада Ту, 1 час при 91°С и 10 часов при 73°С, при
комнатной температуре относительно стабилен. Инициатор полимери-
зации, отвердитель полиэфирных смол, отбеливатель муки и жиров.
Взрывается при нагревании и ударе. Компонент первичных ВВ.
«Тидропероксид формила (пермуравьиная кислота) НСОООН взры-
вается при 80°С, пероксид янтарного ангидрида (-СН2СОО-)2 (сукци-
нила) выше 99°С, дипероксид ацетальдегида [-0СН(СН3)0-]2 и мети-
лэтилкетона [-0С(СН3)(С2Н5)0-] соответственно ~63°С и 100°С.
ООН
Глава 13, Секретное оружне блондинок
239
+Пероксид ацетила СН3СОО-ООССН3 - бесцветное легкоплавкое кри-
сталлическое вещество; t™ 30°С; не растворим в воде; растворяется в
обычных органических растворителях. Период его полураспада Т.л в уг-
леводородных растворителях 1 час при 87°С и 10 часов при 62°С. Ини-
циатор полимеризации. При механическом воздействии взрывается.
+Диизопропилпероксидикарбоиат [(СН3)2СНОСОО-]2 - бесцветная
жидкость; d = 1,08; tM8-10°C; хорошо растворим в большинстве органи-
ческих растворителей. Нестабилен. Хранят в растворах толуола, ДМФА
или уайт-спирита. В последнем Т.,- 1 час при 64°С и 10 часов при 46°С.
Детонирует при нагревании и ударе.
^Надуксусная кислота СН3СОООН (пероксиуксусиая или перуксус-
ная кислота) - бесцветная жидкость с резким запахом; d = 1,226; t™ -
0,1°С; tK„n 107-П0°С. Получают взаимодействнем .уксусной кислоты с
перекисью водорода. Взрывается при механическом воздействии и кон-
такте со многими органическими веществами.
«"Пероксид 2,4-дихлорбеизоила (С12СбНзСОО-)2 - бесцветное кристал-
лическое вещество; хорошо растворяется в бензоле и метилметакрилате;
плохо растворяется в ацетоне; не растворяется в воде. Разлагается при
хранении: Тй 1 час при 75°С и 10 часов при 54°С; tnjI 106°С; при даль-
нейшим нагревании детонирует. Взрывается при механическом воздей-
ствии.
+Пероксибсизойная кислота C6H5COOOH (надоксибензойная кисло-
та) - белое кристаллическое вещество; растворяется в этаноле и эфире,
плохо - в воде; tnjl 41-43°С. При 80°С бурно разлагается, при 100°С де-
тонирует.
«"Пероксид фталоила - белое кристаллическое вещество;
tnj, 127°С; при 130°С или ударе детонирует; при хранении
весьма стабилен. Получают с высоким выходом взаимодей-
ствнем эфирного раствора фталоилхлорида с пергидролем в
присутствии карбоната натрия.
+/ире/и-Бутилпероксид [(СН3)3СО-]2 - бесцветная жидкость; d = 0,79;
tm, -40°С; tK„n 1П °С; tBOn -4°C; не растворяется в воде; растворяется в
обычных органических растворителях. Взрывается от трения, удара и
нагревания. Получают обработкой /нрет-бутилсерной кислоты переки-
сью водорода.
+/ире/и-Бутилпероксиацетат СН3СОООС(СН3)3 плохо растворим в во-
де (24,6 мг/л при 25°С), растворим в большинстве органических раство-
рителей; tK„n 50-51 °С при 15 мм рт. ст.; d = 0,942. Чувствителен к удару,
взрывается при 130°С. Получают взаимодействнем трет-бутилгидро-
пероксида с уксусным ангидридом.
+/ире/и-Бутилпероксибензоат С6Н5СОООС(СН3)з - легкоплавкое бес-
цветное кристаллическое вещество; d = 1,043; tnj] 25,5°С; tBcn 65,5°С; не
растворим в воде и глицерине, хорошо растворим в гексане и диоксане.
Разлагается со взрывом при 124°С. Получают взаимодействнем бензо-
илхлорида с трет-бутилгидропероксидом.
240
Часть 1, Опасное знакомство
Не меньшую опасность для химика-любителя представляют не-
органическне пероксиды. Так, перекись водорода - сиропообразная
чрезвычайно неустойчивая жидкость, которая легко детонирует при
ударе. Её концентрированные водные растворы тоже взрывоопасны,
а растворы в органических растворителях К тому же склонны К са-
мовоспламенению. Отщепляет кислород с выделеннем большого
объёма тепла (970 кДж/моль). Разложенне перекиси водорода уско-
ряет солнечный свет и каталитическне добавки (в основном катионы
металлов с переменной валентностью). При этом концентрирован-
ный раствор закипает и может самодетонировать. Концентрирован-
ная перекись воспламеняет многне горючне вещества: бумагу,
опилки и даже волосы! Да, да, и их тоже! Так что, имейте это в
виду.
Применяется перекись водорода в самых различных областях, в
том числе, как окислитель ракетного топлива и главный компонент
отбеливателей для блондинок:.
+ Перекись водорода (пероксид водорода) Н2Ог - бесцветная вязкая
жидкость; d = 1,45; tnj,-0,43°C; tKHn 150,2°С с разложеннем; неограничен-
но растворима в воде, в спиртах и эфирах; 30% водный раствор, стаби-
лизированный фосфатами натрия называется «пергидроль».
Разложенне перекиси водорода может сопровождаться свечени-
ем: возбуждённые молекулы кислорода излучают красный свет.
К 100 мл 10% рас-
ш
твора гидроксида
натрия пршивают
30 мл 3%> раствора пере-
киси водорода. Через эту
смесь из газоотводной
трубки пропускают хлор.
Раствор начинает излу-
чать красный свет и осо-
бенно красиво выглядит в
темноте:
Н202+С12 —> 2НС1 + 02
Не менее зрелищно протекает окисленне перекисью водорода
различных полифенолов.
В стеклянную ёмкость сливают 20 мл 40% раствора карбо-
ната калия (поташа), 10 мл 40%> формальдегида (формали-
Глава 13. Секретное оружне блондинок
241
на) и 10 мл 10% гидрохинона [ 1,4-диоксибензола С6Н4(ОН)27. Последней приливают 30 мл 3% перекиси водорода. Смесь вспенивается, разогревается и начинает интенсивно светиться. Эксперимент лучше проводить под тягой или вне помещения, так как в реакции выделяется угарный газ. Если вместо гидрохинона использовать трёхатомные фенолы — флороглюцин [1,3,5-триоксибензол С6Н3(ОН)з7 или пирогаллол (1,2,3-триоксибензол), интенсивность свечения заметно усиливается. Все эти продукты применяются в фотографии.
взрывоопасные ярко-жёлтые гигроскопичные кристаллы наднерок- сида К02, смеси которого со многими горючими веществами склонны к самовоспламенению и легко детонируют при механическом воздействии.
Из пероксида натрия Na202, который входит в состав регенеративных патронов некоторых противогазов, нетрудно приготовить легковоспламеняющееся взрывчатое вещество, смешав его с тио
242
Часть 1. Опасное знакомство
сульфатом (гипосульфитом) натрия Na2S203 - фиксажем для чёрнобелых фотографий (2:1, сост. 380, табл. 22). Осторожно! Во влажном состоянии эта смесь «заводится» даже при перемешивании ингреднентов.
Таблица 22. ВВ на основе пероксидов
ДК №
380
381
382
383
384
385
386
387
Калия хлорат
33
Натрия пероксид
67
83
74
76
Натрия тиосульфат
33
33
Бария пероксид
91
72
Алюминневая пудра
26
Магнневые опилки
24
Цинковые опилки
28
Свинца тиосульфат
33
Гидроперит
67
Бензоила пероксид
34
Сера
17
9
Пероксид натрия можно заменить гидроперитом, но такая смесь тоже самовоспламеняется уже через 5-15 с (!) особенно при смачивании водой (сост. 386).
В технике для регенерации углекислого газа применяют окси- литы - смеси пероксида натрия с надпероксидом калия:
2КОг 5-Na202 + 2СО2 ——> К2СО3 + Na2C03 + 202
Для экстемпорального применения (не рассчитаниого иа дли- тельное хранеине) могут использоваться взрывчатые смеси надпе- роксида калия, пероксида натрия и бария с порошком серы, магния, алюминия или цинка (сост. 381-385).
Не менее грозные продукты образуются при обработке некоторых неорганических веществ пергидролем. Например, взрывчатый триамминхромтетроксид получают следующим образом.
А
К раствору 5 мл 50% ангидрида хрома в 25 мл 10% аммиака
при охлаждении (0°С) прикапывают 5 мл пергидроля. Через
час реакционную массу с обильно выпавшими кристаллами бихро-
мата аммония нагревают до 50°С и выдерживают до полного рас-
творения осадка и окончания выделения газов. При комнатной
температуре выпадает жёлтый кристаллический осадок, который
отфильтровывают, промывают эфиром и сушат в эксикаторе над
щёлочью. Выход ~ 0,3 г.
Глава 13, Секретное оружне блондинок
243
+Аммиакат— тетраоксихрома (триамминхромтеТроксид) Сг04—3NH3
или (NH3)3Cr04- красно-коричневые ромбическне призмы или светло-
коричневые иглы, сильно парамагнитные, двулучепреломляющне, d =
1,96. При воздействии сильных кислот и щелочей выделяет кислород.
От удара или действия детонатора взрывается. Чаще получают обработ-
кой пергидролем бихромата аммония (МНЦгСьОз в 20% водном аммиа-
ке при 0°С.
+ Пероксид ртути Hg02 - красно-оранжевый порошок, получаемый дей-
ствнем 30% перекиси водорода на окись ртути HgO при 0°С или на
смесь HgCl2 с КОН в этаноле. Легко детонирует при ударе, трении или
нагревании.
« Пероксид циика Zn02- белый или желтоватый мелкокристаллический
порошок; d = 1,571; мало растворим в воде, реагирует с кислотами. По-
лучают длительной обработкой Zn(OH)2 безводной перекисью водорода.
Чаще представлен кристаллогидратом 2Z11O2—Н20. Детонирует при
212°С.
+ Пероксид кадмия Cd02 - порошок кремового цвета; получают взаимо-
действнем пергидроля с нитратом кадмия в избытке водного аммиака;
при ударе или нагревании до 200°С взрывается.
« Пероксид хрома (VI) получают взаимодействнем хроматов с эфирным
раствором смеси пергидроля и серной кислоты при охлаж-
дении. Представляет неустойчивый синий раствор, образует
взрывчатые аддукты с анилином, хинолином, триметила-
мином и др. Например, при добавлении пиридина выпада-
ют двупреломляющне синне игольчатые кристаллы Сг05—C5H5N, рас-
творимые в бензоле и нитробензоле, плохо растворимые в воде, легко
детонирующне при нагревании и механическом воздействии.
+ Пероксохромат (Cr VI) аммония (NH4)2Cr2Oi2—2НгО фиолетовые
кристаллы, растворимые в воде и спирте; образуется при обработке би-
хромата аммония пергидролем при 0°С. Каждая молекула подобного пе-
роксохромата включает 5 неустойчивых пероксидных фрагментов
NH40-Cr-0-0-Cr-0NH4, Мощно детонирует при ударе
+Пероксохроматы (Cr VI) калия K2Cr2Oi2 — 2НгО и талия Т12Сг2012 -
легковзрывающнеся синне кристаллы. Получают обработкой бихрома-
тов пергидролем на холоде. В сухом виде детонируют при нагревании и
ударе. Пероксохромат талия взрывается даже от трения.
+Пероксохромат (Cr V) калия К3Сг08 - коричневые двулучепрелом-
ляющне призматическне кристаллы, растворимые в воде. Получают
действнем 30% раствора перекиси водорода на смесь хромового ангид-
рида Сг03 и гидроксида калия при 0°С или на щелочные растворы хро-
матов. Весьма устойчив на воздухе в обычных условиях хранения, при
178°С детонирует.
+ Пероксохромат (Cr V) аммония (PHHLbCrOg - красные кубическне
двупреломляющне кристаллы, слабо растворимые в воде, реагирующне
с ней при нагревании, не растворимые в спиртах и эфирах. Получают
взаимодействнем пергидроля,-хромового ангидрида и концентрирован-
244
Часть I. Опасное знакомство
ного водного аммиака при 0°С. Детонирует при 50°С, ударе и грении. С
избытком аммиака образует взрывающнеся при механическом воздейст-
вии коричневые кристаллы перекисного соединения Сг04—3NH3.
+Тетрапероксомолибденовая кислота H2MoOs - нестабильный крас-
ный порошок, хорошо растворимый в воде. В сухом виде детонирует.
Получают действнем избытка пергидроля на молибденовые кислоты.
+Тетрапероксомолибдат калия K2MoOg - красные кристаллы, детони-
рующне при нагревании и механическом воздействии. Медленно разла-
гается при хранении. Получают обработкой аммиачного раствора мо-
либдата аммония пергидролем и хлоридом калия при -18°С.
+Тетрапероксомолибдат натрия Na2MoOs—2НгО получают действнем
пергидроля на насыщенный раствор молибдата натрия Na2Mo04 при
0°С. Красное вещество, детонирующее при трении, ударе и нагревании.
При хранении постепенно теряет взрывчатые свойства, превращаясь в
более «спокойную» жёлтую соль - дипероксомолибдат натрия
Na2Mo06.
«"Взаимодействнем фтора с угарным газом в избытке кислорода образует-
ся бесцветное перекисное вещество состава (FCOpCh с запахом озона
(Сш 16°С), которое детонирует при ударе, а в газообразном состоянии
взрывается при 200°С.
Глава 14. Химическая магия
О рКо выраженные окислительные и каталитическне свойства /■*- пиролюзита Мп02 (двуокиси марганца), чёрного минерала, известного ещё Плинию Старшему в I в., позволили применять его в качестве «осветлителя» при варке стекла, в доменном производстве и, конечно, в пиротехнике: не зря это вещество в своё время неправильно называли «перекисью марганца».
Пиролюзит входил в состав различных вариантов хлоратных порохов: «двойного действия» Е. Тюрпена, английского «Прометея» и французского «0№3» (сост. 49).
Смесь двуокиси марганца МпОг с алюминнем (7:3) и добавками перхлората калия с конденсированными ароматическими углеводородами применялась в Германии для снаряжения зажигательных авиабомб.
Сплав пиролюзита с селитрой и гидроксидом калия образует с водой великолепный зелёный раствор, который постепенно становится синим, фиолетовым, малиновым и, наконец, бесцветным, а на дно колбы выпадает бурый осадок. Достаточно его взболтать и всё
Глава 14, Химическая магия
245
повторится с начала. Так окисляется воздухом в растворе марганце-
вистокислый калий (манганат) К2Мп04, который Карл Шееле (1742-
1786) назвал «минеральным хамелеоном». В ходе этой реакции об-
разуется знаКомая всем с детства «марганцовка» - перманганат
калия.
+ Перманганат калия КМп04- тёмно-фиолетовые с металлическим бле-
ском ромбическне кристаллы; d = 2,703; tp„n >240°С с выделеннем кисло-
рода; растворяется в воде (4,22%'°, 6,36%20, 7,63%25, 9,0%30, 12,5%40,
32%75), ацетоне, пиридине; в этаноле разлагается. Окраска растворов об-
наруживается даже в разведении 1:500000. Имеет сладкий, вяжущий вкус.
Получают окисленнем манганата калия КзМпСЦ в водных растворах воз-
духом, озоном, хлором или электрохимически. Антисептическое средство
в медицине, «морилка» у краснодеревщиков, компонент ослабляющих
растворов в фотографии, отличный окислитель для пиротехники.
D
Несмотря на широкое примененне этой соли, не следует забывать, что при действии сильных минеральных кислот, например, концентрированной сериой или фосфориой оиа может взорваться.
Даже слабое растираине норковой пробкой смеси пермаиганата палия с фосфором или серой (85:15, сост. 764, табл. 39) приводит К её воспламенению. Не менее взрывоопасна композиция перманганата палия с обычным сахаром (81,6:18,4, сост. 765) или крахмалом. Для поджигания таких смесей достаточно капли концентрированной сериой кислоты.
246
Часть 1, Опасное знакомство
Сегодня прославленный состав начинающих пиротехников магний с «марганцовкой» (1:4, сост. 461, табл. 25) известен даже школьникам.
Смесь перманганата калия с пороижом железа использовалась против войск Антанты в немецких зажигательных снарядах для воспламенения термита - знаменитые «смеси Рэя» (сост. 772).
. Немного переделав такой состав, Вы сможете приготовить /?\ прекрасный искристый фейерверк. Смешайте измельчённый перманганат калия, древесный уголь, порошок железа (4:1:2,
Д
сост. 763) и всыпьте смесь в металлический тигель. Для
этого вполне подойдёт любимый напёрсток, но без разреше-
ния лучше его не брать. Тигель нужно укрепить к проволоке и
внести в пламя. Когда смесь нагреется, начнётся великолепная по
красоте реакция с выбросом «дождя» из раскалённых искр.
Вместе с хлоратом и хроматом калия в своё время перманганат
применялся в производстве ВВ Донара.
Перманганат калия энергично окисляет многоатомные спирты.
Так, очень эффектно, особенно вечером, смотрится ставший леген-
дарным опыт с глицерином. Этот запал-замедлитель очень уважали
народовольцы.
На металлическую
А пластинку (можно
консервную крышку
от зелёного горош-
ка) всыпьте 1 г
растёртого перма-
нганата калия, сде-
лайте в нём углуб-
ленне и капните несколько
капель безводного глице-
рина. Через 20-30 секунд
смесь бурно воспламеня-
ется. Старый, неплотно
закрытый глицерин, для
надёжности лучше под-
сушить над негашёной
известью.
Глава 14. Химическая магия
247
1*^1
До недавнего времени перманганат калия свободно продавался в аптеках, но в связи с примененнем в технологии приготовления некоторых наркотиков, например, эфедрона окисленнем эфедрина гидрохлорида, он попал в «чёрный» список ограниченного отпуска.
Особо взрывчатыми свойствами обладает перманганат аммония, который в 20-х годах XX в. использовался в смесевых ВВ для повышения их чувствительности.
«"Перманганат аммония NH4Mn04 - ромбическне кристаллы, растворимые в воде (7,9%ь) и реагирующне с ней при нагревании; d = 2,208. Детонирует при 60°С и механическом воздействии.
В
«Марганцевый ангидрид Мп207 - тёмно-красная в проходящем или тём-
но-зелёная в отражённом свете маслянистая жидкость, устойчивая в сухом
воздухе ниже 0°С; d = 2,396; tnjI 6°С. Получают действнем концентриро-
ванной серной кислоты на перманганат калия при -20°С в виде тёмно-
зелёных кристаллов, устойчивых при -5°С и растворимых в воде, ледяной
уксусной, азотной или серной кислоте. Выше 55°С ангидрид разлагается,
образуя двуокись марганца и озон. При 95°С детонирует, выделяя Мп20з.
Взрывается при механическом воздействии. По чувствительности к удару
сопоставим с гремучей ртутью.
« Для получения марганцевого ангидрида в тщательно обез-
/!\ жиренный хромовой смесью и высушенный фарфоровый ти-
гель наливают 1 мл концентрированной серной кислоты (с/ =
1,84) и очень осторожно по частям в теченне 5 минут всыпают
1,5 г перманганата калия. Для безопасности работу проводят в
защитной маске и только с чистыми продуктами! Чтобы реакция
протекала спокойнее, кристаллы перманганата нельзя растирать в
порошок. Через несколько часов кашицеобразная реакционная
смесь, простоявшая в сухом, незапылённом месте, прорастает
твёрдым пористым диоксидом марганца. При его разрушении
стеклянной палочкой либо отжимании стеклянной пробкой выделя-
ется 0,7 г зелёной маслянистой жидкости с металлическим бле-
' ском. Это и есть марганцевый ангидрид. Фильтровать
ГгЬ1 его, а тем более с помощью бумаги, категорически нельзя!
В присутствии «органики» он взорвётся!
То, что марганцевый аигидрид - прекрасный окислитель, Вы
можете легко убедиться в более безопасном эксперименте. Доста-
_ точно смешать каплю концентрированной серной кислоты
/|\ с несколькими кристаллами перманганата калия и этим со-
248
Часть 1, Опасное знакомство
ставом на кончике стеклянной палочки коснуться ваты, смоченной
спиртом. Произойдёт вспышка и ватка загорится. В дальнейшем
Вы сможете экономить на спичках.
Многне производные металлов с высшей степенью окисленно-
сти применяются в пиротехнике. Так, соединения шестивалентного
хрома являются сильнейшими окислителями.
При контакте с хромовым ангидридом воспламеняются многне
горючне вещества.
Л Нанесите на стекло каплю концентрированной серной ки-
Г.'.л слоты, присыпьте несколько кристалликов хромового ангид-
рида (или любого бихромата) и осторожно поместите на эту
смесь ватку, пропитанную спиртом или скипидаром. Она загорит-
ся.
Смеси хромового ангидрида с серой, древесным углем или са-
харом очень взрывоопасны, но долго они не хранятся и поэтому
применяются весьма ограниченно.
+Хрома триоксид (хромовый ангидрид) СЮ3 - тёмно-красные кри-
сталлы, растворимые в воде и эфире; tnjl 198°С. Получают обработкой
бихроматов концентрированной серной кислотой. Продукт гигроскопи-
чен. С горючими веществами образует огнеопасные и взрывчатые сме-
си.
Соли хромовой кислоты бихроматы и хроматы также являются
сильными окислителями и применяются в пиротехнике.
Бихроматы Калия и аммония входят в состав многих компози-
ций порохов (особенно охотничьих марок), фрикционных смесей,
применяются в качестве стабилизаторов горения в твердотопливных
ракетах и спичечных головках.
+Калия дихромат (хромпик, калия бихромат) К2Сг2От - красно-
оранжевые триклинные кристаллы; d = 2,73; tnjr 398°С: растворяется в
воде; плохо растворяегся в спирте, с которым реагирует при нагревании.
Выше 500°С разлагается, выделяя кислород. В природе - минерал лопе-
сит. Применяют в пиротехнике.
+Аммония дихромат (аммония бихромат) (NH4)2Cr,07 - оранжево-
красные моноклинные кристаллы (d = 3,021) и красные триклинные
кристаллы (d = 3,125). Растворим в воде (29,2%25) и спирте. Выше 180°С
бурно разлагается с выделеннем окиси хрома СьОз. Окислительный
компонент взрывчатых веществ и пиротехнических составов. Применя-
ется в технологии многих видов малодымных охотничьих порохов (сост.
315,316).
Глава !4, Химическая магня
249
А
Вы уже знакомились с замечательными свойствами бихро-
мата аммония, когда
готовили «вулкан» в
столовой ложке. Бо-
лее грандиозно выглядит его
разложенне на асбестовой
сетке, установленной на
треноге, под которой горит
спиртовка, скрытая экраном
от глаз наблюдателя. Кра-
тер оранжево-красного «вул-
кана» вдруг раскаляется, и
из жерла вылетают тысячи
мелких пылающих искринок.
При этом объём «вулкана»
многократно увеличивается,
как бы покрываясь рыхлым
зелёным пеплом.
Бихромат аммония иногда используют вместо роданида ртути
Hg(SCN)2 для изготовления «фараоновых змей».
250
Часть 1, Опасное знакомство
А С добавленнем крахмального клейстера из бихромата аммо- ' " ' ния формируют палочки, которые поджигают с торца после высыхания. При развитом воображении можно увидеть, как, многократно увеличиваясь в размерах, извиваясь и искря, выползает зелёный змей. Правда, с бихроматом аммония эта фигура сгорает не так эффектно, как с роданидом ртути: тело змеи получается более рыхлым, не так искрится да ещё и слегка дымит. Зато в ходе опыта не образуются токсичные соединения ртути: (NH4)2Cr207 —> Сг203 + N2 + 4Н20 + 123 ккал
Молибденовая Н2М0О4 и вольфрамовая H2W04 кислоты в
смесях с магннем или его алюминневыми сплавами в своё время широко применялись в фотовспышках (сост. 485, 486):
H2W04 + 2А1 —> А12Оз + W + Н20 Их ангидриды (WO3, М0О3) со щелочными и щелочноземельными металлами при поджигании ярко взрываются, не хуже обычного магнневого взрывпакета:
М0О3 + 3Mg —> 3MgO + Mo
Некоторые экзотическне ангидриды металлов также способны детонировать при нагревании. Например, оксид рутения Ru04 взрывается выше 108°С (золотисто-жёлтые ромбическне кристаллы, d = 3,29, tnjI25,5°C).
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
15.1. Вот они поя^арища к^небу поднялись
ДЛ о все времена в борьбе с неприятелем человек использовал -*-Л огонь. Уже на заре цивилизации китайское войско было снабжено «огненными повозками», представлявшими собой прообраз современных «катюш» - метательные машины, выбрасывающне горшки с зажигательной смесью.
В описаниях Энея, жившего в IV в. до н. э. в Элладе, встречаются зажигательные составы из смолы, серы, ладана и стружек для снаряжения метательных сосудов.
Зажигательные стрелы, обработанные нефтью, серой, смолой или дёпгем, применялись ещё во времена Филиппа и Александра
Глава 15. В гостях у Мефистофеля 251
МаКедонсКих. В литературе Конца IV в. встречаются подобные
описания.
С VII в. грозным сеК-
ретным оружнем визан-
тийцев становится «гре-
ческий огонь», обычно
состоявший из серы, се-
литры, винного камня и
клея или неиоторых смол.
Появившийся в это
же время «морской
огонь» включал нефть и
негашёную известь. Хит-
роумная смесь воспламе-
нялась при сопршсосно-
вении с водой и успешно использовалась для уничтожения враже-
сКих /сораблей. Авторство на эти изобретения история приписывает
Каллиникосу из Гелиополиса.
Уже в 678 г. император Константин IV Поганат первым приме-
нил «гречесюий огонь» против арабов, осадивших Константинополь.
Поначалу таинственный порошох выдували через пламя из длинных
труб, создавая
что-то типа огне-
мётной струи.
Силу этого
грозного оружия
узнал и Князь
Игорь, Когда в
941 г. под Царь-
градом византий-
цы подожгли Ки-
евский флот.
Чуть позже
подобным соста-
вом воспользова-
лась княгиня Оль-
га, сжигая посе-
И как его греки поджигали \
, *-^£Э ,
252
Часть 1, Опасное знакомство
ления древлян, за смерть своего мужа.
На первых порах метанне зажигательных составов на большне
расстояния было затруднительно, и для этой цели даже использо-
вали животных и птиц.
II Не обходилось и без жертвоприношений. Таи, в 1422 г. ла-
I серь гуситов сгорел от «своих» птиц, «вооружённых» го-
рящими сосудами, но передумавших лететь в стан непри-
ятеля.
Первые ранеты русской армии системы генерала А.Д. Засядько
(1779-1837), разработанные в 1815-1821 гг., в качестве зажигатель-
ного состава содержали селитру, серу, антимоний, канифоль и ски-
пидар (сосТ. 388, табл. 23). И даже К началу XX в. в ряде стран
(Гермаиия, Австро-Веигрия и др.) ещё широко использовались за-
жигательные снаряды со специальным дымным порохом (сост. 389).
Зажигательные бомбы стали активно применяться в первую
мировую войну. Они заполнялись нефтью, мазутом, керосином и
другими нефтепродуктами, либо ими пропитывался снаряжаемый
хлопок.
Керосин же появился намного раньше (1732) благодаря,
как ни странно, усилиям петербургского врача И.Я. Лерхе,
вовремя прнехавшего в командировку в Баку. Своему на-
званию этот чудесный продукт обязан торговому дому
«Кэрр и сын».
Роль бутылки с зажи-
гательной смесью в со-
временной истории труд-
но переоценить. Именно
она уравняла шансы тя-
жёлого грозного танка и
пехотинца, засевшего в
окопе. У международных
террористов такой снаряд
получил названне «кок-
тейль Молотова». Не-
трудно догадаться, в ка-
кой стране его изобрели.
Обычно, щербатую стек-
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
253
лянную бутылку, которую не приняли в пункте стеклотары, заполняют на 2/3 бензином и на 1/3 машинным маслом (сост. 390). Фитилём может служить надоевший галстук, заткнутый в горлышко и предварительно пропитанный бензином. В качестве горючего компонента так-же применяют" любую легковоспламенимую жид-кость: скипидар, Керосин, дизельное топливо и т. д.
Для безопасности воспламенения, во время второй мировой войны бутылки с зажигательной смесью снабжали пороховым запалом, ампулами с белым фосфором или запалом Кибальчича. В последнем случае К горючей смеси добавляли серную кислоту.
Выдам маленький секрет: для надёжного воспламенения /|\ нефтепродуктов не обязательно использовать бензин. Достаточно присыпать к ним в качестве катализатора горения всё тот же оксид хрома (III) Сг20з и прикоснуться тлеющей лучинкой.
Поверхность зелёной кучки влажного оксида раскалится и начнёт излучать тепло, пока не воспламенится вся масса продукта. Этим методом нетрудно поджечь керосин, дизельное топливо, машинное масло, мазут и даже вазелин.
В зажигательных целях ещё до второй мировой войны в США было разработано сгущённое нефтяное масло (Solid oil). За ним сразу же закрепилось ещё несколько названий от «твёрдой нефти» до «твёрдого керосина».
Обычно, для его получения в соответствующем нефтепродукте растворяют при нагревании стеарин и обрабатывают" спиртовым раствором едкого натра. При охлаждении образуется так называемое «горючее мыло» в виде студенистой массы.
fit»-'") || Такое мыло можно попробовать от перхоти, правда, иногда II после него полносТью смываются волосы.
Видимо, поначалу «горючее мыло» всё же путали с шампунем, потому что со временем за ним закрепилось более зловещее названне «напалм».
Для его приготовления (сост. 393) 2 г стеариновых стружек /Х\ растворяют в нагретой смеси 28 г керосина и 20 г бензина (70°С), а затем при постоянном помешивании приливают раствор, содержащий 0,5 г гидроксида калия в 5 мл этанола. Спирт
254
Часть 1, Опасное знакомство
О
А
быстро улетучивается, и горячую смесь разливают для застывания
в формы, например, из-под шоколадных конфет.
+Современный напалм - вязкая, липкая, легковоспламеняющаяся масса,
состоящая из жидкого горючего (чаще нефтепродуктов) и загустителя
(алюминневых солей пальмитиновой, стеариновой и нафтеновых кислот
или изобутилметакрилата). Медленно горит коптящим пламенем. Тем-
пература его горения 900-1100°С, а при введении порошка магния или
алюминия и перхлората калия поднимается до 2000°С. Иногда в напалм
добавляют белый фосфор или термитную смесь, ещё больше затруд-
няющне его тушенне.
Современные загустители для напалма представлены смесью
алюминневых солей жирных кислот: нафтеноцой, пальмитиновой и
в меньшей степени стеариновой.
Для приготовления подобной композиции кусковой алюминий
растворяют в разбавленном (1:1) электролите, к которому
добавляют немного
хлорида калия. Осто-
рожно! Реакция про-
текает с выде-
леннем взрыв-
чатого водорода. По
окончании выделения
газа раствор отделя-
ют от непрореагиро-
вавшего алюминия и
вливают в гомогенный
раствор хозяйствен-
ного мыла. Выпавшне
белые хлопья проце-
живают, промывают
содовым раствором,
водой и сушат при
температуре ниже
100°С. Готовый про-
дукт представляет желтоватую массу в кусках.
Достаточно немного (5-10%) такого загустителя растворить
в бензине, чтобы он через несколько часов превратился в холодец. В
эту массу примешивают селитру, алюминневую пудру или термит-
ную смесь, и пирогель готов.
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
255
При наличии растворимой соли алюминня (обычно нитрат,
сульфат или алюможа-
лневые Квасцы) загусти-
тель готовятся ещё про-
ще. В раствор такой
соли вносят стружки
хозяйственного
мыла, смесь на-
гревают до кипения и
собирают липкне хлопья,
прилипающне к шумовке.
Если её помыть бензи-
ном, получится напалм.
Составы напалма,
содержащне сплавы ще-
лочных металлов («су-
пернапалм»), . самовос-
пламеняются в хонтакге
с мшсрой либо заснежен-
ной поверхностью.
Технология напалма марКи «Б» («В») с повышенной «прили-
паемостью» ещё проще (сост. 394). В смесн бензола (25%) с бензи-
иом (25%) растворяют полистирол (50%). Вместо бензола иногда
прнменяют толуол иля даже ацетон, а полистирол заменяют полн-
метилметахрилатом или изобутилметахрилатом. В самом простом
исполнений такой напалм готовят, растаоряя в беизоле пористый
полнстирол — пенопласт. Загустевший продукт разводят беизниом.
Температура пламеин этого напалма ~1600°С.
Обычио, процедура иабухания и растворения полистирола
растягивается на сутан, зато на вылаз/се Вы сможете жа-
рить шашлы/ш с его помощью прн любой погоде.
Когда с 1915 г. на фронтах войны сталн попользовать огнемё-
ты, мало /сто догадывался, что ещё в VII в. византийцы прнменялн
прототип этой адс/сой машины. С помощью специальных сифонов
хорабли противница «обстрелнвалн» горючей жадностью, представ-
лявшей суспензню серы н неюэторых солей в винном спнрте.
256
Часть 1. Опасное знакомство
Кстати, первые сведения о горючем фалернском вине
встречаются ещё у Плиния в I в., когда о перегонке винно-
го спирта и не догадывались,
л Если Вы ус-
*• а тали от ис-
торического экс-
курса и Вам не
жалко рюмки вина,
всыпьте в неё лож-
ку предварительно
прокаленной каль-
цинированной соды
(можно пищевой
бикарбонатной).
Образующийся
кристаллогидрат
N a jCOrJ О Н2 О зна-
чительно повыша-
ет концентрацию
этилового спирта,
и смесь без труда
поджигается.
В США одно время применялась огнемётиая смесь, состоящая
из солярового масла и сырого бензинэ (7:3, сост, 391). Во многих
стрэпах использовалась огнемётиая композиция, содержащая 50%
нефти и по 25% бензина и керосина (сост. 392).
Каждый из Вас может элементарно изготовить мини-огне-
мёт прямо за праздничным столом. Если выжать кожуру апелъси-
Л на возле пламени свечи, вырывающнеся брызги эфирного
• 4 масла образуют сноп из струек огня.
С заменой дорожной брусчатки на асфальтное покрытне стали
появляться новые зажигательные смеси типа асфальта, обогащённо-
го селитрой (1:4, сост, 395), при этом щебёнку и гравий добавлять
не обязательно.
На разных ступеиях эволюции зажигательных средств приме-
иялись щелочные металлы (калин и, особенно, натрий); гидри-
ды кальция и лития; карбиды и фосфиды магния, кальция и
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
257
алюминия; бораны и силаны; различные металлорганическне соединения.
До запрещения международной юэнвенцней, белый фосфор, его растворы в сероуглероде, а также сульфиды (главным образом сесК- висульфид) ширшсо использовались для поджигания лепсовоспла- меняющихся веществ.
Но самым знаменитым зажигательным средством по-прежнему остаётся термит.
15.2. Знакомьтесь, термит
(f речесхий бог огня и большой мастер кузнечных дел Гефест
—*■ сгорел бы от завис™, если бы увидел термит в действии. Его
ослепительное пламя и всё прожигающий жар вряд ли смогут юэго-
то оставить равнодушным. На сегодняшний день термит является,
пожалуй, самым известным зажигательным веществом, хотя его ис-
тория началась всего полтора столетия назад.
Алюминотермия была открыта в 1859 г. Ниюэлаем Ниюэ-
лаевичем Бехетовым (1827-1911), профессором химии в
славном городе Харысове. Однако большинство иностран-
ных авторов его заслугу приписывают некоему Гольд-
шмидту, воспроизведшему эксперимент только через 35
лет (1894).
Эта реахция легла в основу металлотермии для получения без-
углеродистых металлов (Fe, Mn, Cr, U, Th, Ti, Zr, Hf, редкоземель-
ных и др.), а также легированных ферросплавов. Термит применяет-
ся для сварки рельсов, станин автомашин, тепловозных рам, теле-
фонных и телеграфных проводов и, конечно, для снаряжения зажи-
гательных боеприпасов.
Термитный порошок представляеТ собой смеси эквимолярных
количеств алюминия (реже магния) с оксидами менее активных ме-
таллов (сост. 396-414, табл. 23), а для зажигательных целей чаще
всего с производными железа.
+Ферротермит - механическая смесь оксидов железа (72-78%) с порош-
кообразным алюминнем (22-28%). Имеет цвет обожжённой глины при
содержании Fe203 (сурика, охры, мумии, красного железняка и др.) или
тёмно-серый при использовании Fe304 (железной окалины, магнитного
[#-•+)
258
Часть I, Опасное знакомство
железняка и др.). Прессуется в твёрдую массу, напоминающую зерни-
стый чугун. Может включать до 15% цементаторов (олифу, канифоль,
битум, жидкое стекло), d ~ 1,8-2,0 (порошок) и -3,5 (прессованный тер-
мит); tBOCnjl 1100-1300°С. Горит без доступа воздуха. Выделяет тепла
3000-4000 кДж/кг. Развивает температуру горения 2500-2700°С. Устой-
чив при хранении и механическом воздействии.
Промышленный ферротермиг в форме цилиндров высотой 15 см и диаметром 5 см, прессованный под давленнем 1000 Кг/см2, сгорает за 40 секунд. Брикет термита массой 50 г прожигает стальной лист толщиной в 2-3 мм в теченне несюэлышх секунд.
Хотите увидеть ферротермит в действии?
Шихту из 10 г хорошо высушенного оксида железа FeiOj и А 3,4 г крупного (0,5-1,0 мм) порошка алюминия поместите в бумажный кулёк и водрузите его на песчаную баню. В каче- Аь стве запала используйте смесь измельчённого перманганата калия с алюминнем (1:1, сост. 786) и добавьте в неё 1-2 капли безводного глицерина.
Секунд через 20 начнётся ослепительно-бурная реакция, напо
минающая электросварку, по крайней мере, защитная маска сварщика Вам не помешает.
Таблица 23. Наиболее традиционные зажигательные составы
~%~ —
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
Калия нитрат
58
53
80
Калия гидроксид
1
Сурик железный
76
70
50
Полистирол
50
Сера
15
42
7
Уголь древесный
5
Сурьмы (III) сульфид
14
Алюминий
24
23
25
Канифоль
4
Скипидар
9
Бензин
66
30
25
40
25
Бензол
25
Керосин
25
55
Масло машинное
34
Масло соляровое
70
Нефть
50
Стеарин
4
Асфальт
20
Г ипс
25
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
259
Таблица 23. Продолженне
№
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
Калия нитрат
34
Калия хлорат
13,5
Калия бихромат
10
Бария ннтрат
25
Хрома (VI) ангидрид
20
Хрома (111) оксид
61
45
44
Марганца диоксид
36
70
Никеля оксид
80
Сурик железный
25
52,5
45
30
37
Свинца оксид
92
Олова (IV) диокид
81
Сера
13
8
Алюминий
28
17,5
20
29
22
26
27
20
8
19
30
Магний
8,5
Бакелит
10
Кальция фторид
13
~% '— №
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
Калия нитрат
6
Бария нитрат
26
44
Бария хлорат
54
Сурик железный
50
76
21
12
Свинца оксид
3
Свинца фторид
90
Меди оксид
7
Кальция фосфат
75
Кремния оксид
55
28
Сера
4
38
64
Алюминий
24
22
13
6
15
25
34
36
Магний
12
10
33
45
Канифоль
15
Асфальт
16
Напалм
72
Тефлон
67
Жидкое стекло
2
С алюминневой пудрой термит сгорает значительно эффектнее, но процесс проходит с сильным разбрызгиваннем реахционной массы и больше напоминает замедленный взрыв.
Примененне для этой реаКции магний-алюминневых сплавов или чистого магния делает её ещё энергичнее. Кроме того, образуются твёрдые продукты сгорания, в отличне от жидких алюминне
260
Часть 1, Опасное знакомство
вых шлаков. Вместе с тем, такой термит тоже используется, например, для муфельной сварки.
Если Вы потеряли ключи от гаража или забыли код собственного сейфа, используйте электроды «нового поколения».
Л Вы без проблем изготовите их на основе термитной смеси \ (сост. 396), нитроклея (нитролака или даже олифы) и же- д лезной проволоки диаметром 3-4мм. Для удобства воспламе- АА нения конец такого «электрода» густо покройте зажигательной подмазкой из пороховой мякоти, разведенной тем же нитроклеем. Ещё надёжнее воспользоваться специальными воспламенительными смесями для термита. Главное, чтобы эта полезная
игрушка не упала на пол и не прожгла бетонное перекрытне.
\
Вы уже убедились, что поджечь термитный состав спичками дело неблагодарное, если не сказать безнадёжиое, поскольку температура воспламенения железо-алюминневого термита 1300°С. Однако, введенне в состав термитов окислительных солей позволяет значительно снизить температуру их вспышки (600-700°С).
Для поджигания подобных составов используют специальные воспламенительные смеси, содержащне алюминий и сильный окислитель (Ва02, KMn04, КClOз и др., табл. 39).
Глава 15, В гостях у Мефистофеля
261
Разность удельного веса алюминия и оксидов металлов в непрессованной термитной смеси способствует её расслоению, поэтому некоторые ферротермитные смеси включают легкоплавкую серу, цементирующую состав. Кроме того, температура воспламенения таких термитов значительно ниже.
Так, знаменитый диасит (сост. 397) включает оксид железа (70%), алюминневые опилки (23%) и серу (7%). Термитные компоненты назревают до ~160°С и пересыпают серой. Повтор- А но нагревают до плавления серы и в горячем виде прессуют. Шлак от такого термита в контакте с водой выделяет сероводород.
А этим термитным составом (сост. 398) несложно запрессовать форму любой конфигурации, достаточно к нему лишь прилить немного воды. Его так и называют - «литой термит». От обычных ферротермитных смесей он отличается добавкой обезвоженного гипса. Для его приготовления смешивают 3 весовые части оксида л железа, 1 часть алюминневого порошка, 1 часть алюминне- вой пудры и 2 части гипса. Состав смачивают водой, пластичную массу загружают в форму и сушат не меньше недели в тёплом месте.
Хотите срочно разбогатеть? Проведём синтез рубинов, состоящих, как известно, из окиси алюминия с небольшой примесью хрома, придающего кристаллам характерный розовый цвет.
а В фарфоровый тигель всыпьте последовательно 2 г фтори- /!\ да кальция CaF2, термитную смесь (7 г оксида хрома Сг203,
3,4 г алюминневой пудры и 5 г бихромата калия К2Сг2Оу или 3 г хромового ангидрида Сг03), а сверху воспламенительный запал Кибальчича (3,5 г бертолетовой соли КСЮ3 и 1,5 г сахарозы; сост. 762).
Фтористый кальций использован в качестве флюса для снижения температуры плавления смеси, а хромпик как сильный окислитель для повышения температуры реакции.
Тигель установите в ящике с песком под вытяжкой. Реакция л активизируется каплей концентрированной серной кисло- А Л ты. Осторожно! За ослепительной реакцней, как и за солнечным затменнем, лучше наблюдать через закопченное стекло.
262
Часть 1. Опасное знакомство
После охлаждения продуктов реакции на изломе и поверхности плава видны розовые кристаллики самодельных рубинов. e+j || Если Крупных карбункулов с первого раза обнаружить не " удалось, не расстраивайтесь. Мне тоже.
Если же рубинам Вы предпочитаете шпинель (один из самых дорогих самоцветов, известный с глубохой древности), воспользуйтесь составом английских зажигательных авиабомб, термит которых усилен барневой селитрой (сост. 410). Образующаяся после бомбардировки баритовая шпинель ВаА1204 представляет собой тугоплавкое соединенне с температурой плавления 2040°С.
Также для снаряжения авиабомб англичане применяли железоалюминневую термитную смесь, сцементированную жидхим стеклом (сост. 411), для зажигания которой использовали воспламенительно-осветительный состав «офорит», состоящий из порошка магния с перхлоратом калия (1:1; сост. 466, табл. 25).
Германскне термитные снаряды воспламенялись уже знакомым Вам составом из перманганата калия с железом (смесь Рэя, сост. 772).
В своё время немецкне зажигательные авиабомбы начинялись смесью двуокиси марганца Мп02 и алюминия (7:3; сост. 409), впрессованной в антрацен с добавьсой перхлората калия.
Лично я, из патриотических чувств больше уважаю термитный состав русских 76-мм снарядов, включавший нитрат бария и калия, оксид железа, магний, алюминий и серу (сост. 412).
Американцы первыми применили в военных целях смеси термита с таьс называемым «отверждённым» или «сгущённым» маслом, добавляя в него оксиды свинца и меди (сост. 413), Для воспламенения такого высокотемпературного напалма используют специальные зажигательные смеси, например, перхлорат Калия с перекисью бария и алюминневой пудрой (70:12:18; сост. 783).
Другая известная америКансКая зажигательная смесь на основе хлората бария, алюминия, канифоли и асфальта (сост. 414) в своё время воспламенялась специальными составами свежевосстанов- ленного железа с селитрой (1:1; сост. 789) или магния со свинцовым суршсом РЬ304 (2:3; сост. 779).
Температура горения некоторых термитных составов достигает 3000°С, при этом большинство ьсонтактирующих материалов не
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
263
только плавится, но и бурно испаряется. Использованне в алюмино-
термии окислов меди и свинца в присутствии напалма приводит к
столь активному протеканию реакции, что она больше напоминает
взрыв (сост. 413).
Появившнеся в последнее время экзотическне виды термита об-
ладают рядом неоспоримых преимуществ. Так, фторидные терми-
ты выделяют ядовитый дым, что делает их перспективными для во-
енных целей. Обычно, это магнневые или алюминневые смеси с
фторидами тяжёлых металлов, к примеру, PbF2-Mg в соотношении
9:1 (сост. 415).
Тефлоново-магнневый термит (2:1), который можно попы-
таться приготовить из отслуживших сковородок, образует в зоне
горения токсичную среду фтора, воспламеняющего органическне
вещества (сост. 416).
Горенне фосфорного термита, состоящего из ортофосфата
кальция Саз(Р04)г и алюминия (3:1, сост. 417), сопровождается вы-
деленнем зловонного фосфористого водорода, споиташю вспыхи-
вающего иа воздухе, особеиио во влажиой среде. Для приготовле-
иия такого термита вполне подойдёт любое фосфорное удобренне.
Для корпусов зажигательных
ярко. Даже песок до определён-
ной степени облегчает его горе- _
нне, выступая окислителем:
Si02 + 2Mg —> Si + 2MgO.
Хотите поджечь песок? Не верите?
Смесь 6 г мелкого кварцевого песка (лучше растёртого в
ступке) и 5 г магнневого порошка (сост. 418) зажгите в ту-
авиабомб иногда используются магннево-алюминневые сплавы типа «электрон» (Mg 90,5-93,8%) либо ПАМ, обладающне большой энергней горения, тушить которые весьма проблематично. Воду они разлагают с выделеннем взрывчатого водорода. При попадании в воду, горящий магний разгорается ослепительно
264
Часть 1. Опасное знакомство
гоплавкой пробирке с помощью магнневой ленты ши одного из опи-
Д
санных воспламенительных составов. Реакция протекает
очень бурно с выбросом ослепительно-ярких искр и прожига-
ннем пробирки. Для безопасности подставьте тазик с пес-
ком и не забудьте предварительно позвонить по телефону
01.
А
В ходе этой реакции образуется аморфный кремний. Его кри- сталличеосая форма, сходная с решёткой алмаза, является самым распространённым полупроводниновым материалом. Если Вы надумаете починить диод в радиоприёмнике любимой тёщи или решите сделать собственную солнечную батарею, без знания следующего эксперимента Вам не обойтись.
л Тонкую смесь из 9 г кварцевого песка, 11 г порошка алюминия /1\ и 12 г серного цвета (сост. 419) насыпьте в самодельный
А
глиняный тигель (если не жалко, то в фарфоровый). Для
поджигания используйте любой из приведенных выше вос-
пламенительных составов ши воспользуйтесь старым па-
троном от электролампочки, к молибденовым стержням
которого укрепите остатки вольфрамовой спирали. Сера
активирует горенне, и реакция протекает очень бурно. Ос-
тывший тигель разбейте и его содержимое под тягой (!)
Ггтава !5, В гостях у Мефистофеля
265
перенесите в стакан с разбавленной соляной кислотой. При этом активно выделяется сероводород, частично водород (из-за избыточного алюминия) и силан (из-за примесей силицида алюминия). На дне стакана останутся кристаллики кремния, которые элементарно спутать с техническими алмазами, тем более, что стекло они режут не хуже.
При желании их можно перекристалл изо ваты Дело в том, что кремний неплохо растворяется в расплавленных металлах (цинке, магнии, алюминии и др.) и кристаллизуется при охлаждении. Легче всего воспользоваться цишсом, который плавится при 419°С. Впервые об этом догадался почётный член-КорреспонденТ Петербургской АН французский химик Анри Сент-Клер Дэвиль (1818-1881).
Серо-алюминневая смесь (сост. 420) с 1913 г. самостоятельно использовалась в некоторых системах зажигательных снарядов.
15.3. Светоносец
ууСТч ели всю жизнь держаться в тени, то Вам точно ничего не ^ ' светит», - решил гамбургский купец Хенниг Брандт и в
зрелом возрасте занялся алхимней. При очередной попытке выделить «философский камень» термическим разложеннем не менее философского продукта - мочи, он в 1669 г. получил кристаллы чудесного вещества, светящнеся в темноте.
По внешнему
виду они не отли-
чались от алмазов и
играли на солнце
всеми цветами ра-
дуги. Правда, на
этом сходство за-
канчивалось, пото-
му, что для их вос-
пламенения было
достаточно дунове-
ния воздуха. Этим
веществом оказался
266
Часть 1. Опасное знакомство
А
белый фосфор. Приоритет его отсрытия весьма запутан, таК Как
ещё арабсКне алхимиКи XII в. (Альхильд Бехильд) владели этим
сехретом.
Сегодня получить белый фосфор может даже шКольниК. И не
обязательно для этого прокаливать мочу, достаточно сосшблить с
боковых поверхностей спичечных КоробКов немного бурого веще-
ства, содержащего, в том числе, красный фосфор, или попросить в
нисольной или институтской химической подсобке треть грамма
красного фосфора.
Драгоценный продукт вносят
в середину стеклянной
трубки, края которой за-
крывают ватными там-
понами, с привязанными
нитками и тщательно
прокаливают на спиртовке, доби-
ваясь его возгонки. Охлаждённую
трубку осторожно вскрывают
(ватные тампоны могут заго-
реться). В затенённом помещении трубка светится, как неоновая
реклама, а при её встряхива-
нии или дуновении воздуха
содержимое вспыхивает.
Вскрывать трубку лучше
под тягой или на улице, так
как пары образовавшегося
белого фосфора ядовиты, а
смертельная доза для взрос-
лого человека составляет
всего 150 мг.
Если полученный белый
фосфор растворить в сероуг-
лероде (можно в бензоле или
скипидаре) и пропитать этой
жидкостью фильтровальную
бумагу, то после высыхания
она загорится.
г «ява 15. в гостях у Мефистофеля
267
,———з II Этим рецептом пользовались и церковнослужители в поис- 1—- ‘ II ках чуда, смачивая фитиль свечки, и диверсанты.
Чтобы не было сбоя, лучше прокаливать сухрй красный фосфор А без накопившейся гигроскопичной фосфорной кислоты, для ( * А чего его предварительно промывают водой и сушат. Возгоранне облегчает примесь в зажигательной суспензии остатков красного фосфора. Возгонку удобнее проводить в пробирке с неплотной пробкой и в ней же растворять продукт. И главное, после процедуры тщательно помыть руки и не употреблять
молоко и жирную пищу.
Уже при комнатной температуре белый фосфор постепенно испаряется, а энергия его медленного окисления кислородом воздуха выделяется в виде света. Это явленне получило названне «хемилюминесценция» и для того, чтобы его наблюдать, достаточно ночью спичкой несильно провести по коробку, не добиваясь воспламенения.
■ГБелый («жёлтый») фосфор Р4 представлен несколькими аллотропными
формами. а-Модификация - кубическне прозрачные кристаллы, мут-
неющне на свету; d = 1,828; чаще воскообразное жёлтое вещество;
tnjI 44°С; tKlra 257°С; мало растворим в воде; хорошо растворим в сероуг-
лероде (до 900%); растворим в бензоле (3,2%), эфире (1,04%), четырёх-
хлористом углероде (1,27%) и этаноле (0,31%). (^Модификация - ром-
бическне кристаллы; d = 1,88; образуется из а-Р4 при 77°С. В расплав-
ленном виде вызывает сильные ожоги. В сочетании с сильными окисли-
телями образует легковоспламеняющнеся и взрывчатые смеси.
Вам не приходилось видеть ночью на кладбище у свежих могил, как блуждают зловещне бледно-голубоватые огни? Они надёжно охраняют покой загробного мира, нагоняя страх на непрошеных гостей. Иногда блуждающне огни можно встретить и на болоте. Потустороннне силы к этому явлению, хонечно же, отношения не имеют. Поверьте, что НЛО здесь тоже не при чём. Так окисляется фосфористый водород, который образуется при гннении в бескислородной среде.
В поисках таких огней не обязательно ночью ходить по кладбищу.
Алхимик Жанжард (1783) при попытке выделить «фосфорную печень», растворяя белый фосфор в щелочи, получил зловонный газ фосфин, воспламеняющийся при соприкосновении с воздухом:
268
Часть 1. Опасное знакомство
А
Р + ЗКОН + ЗН20 -> PH3f + ЗКН2РО2
Однако для лабораторного синтеза фосфина чаще используют гид-
ролиз фосфидов.
Смесь 1,5 г магнневого
порошка с 2 г красного
/|\ фосфора интенсивно
прокачивают в туго-
плавкой пробирке под
тягой. Осторожно!
При вспышке пробирка
может расплавиться,
поэтому подложите под неё
асбестовую сетку. Охлаж-
дённую пробирку разбивают и
извлекают содержимое.
Если образовавшийся фос-
фид магния Mg3P2 ночью бросить в лужу, над её поверхностью бу-
дет эффектно загораться газ фосфин.
Для получения фосфидов
так-же можно использовать ме-
таллический кальций или на-
трий. Гидролиз фосфидов в раз-
бавленных минеральных кисло-
тах протекает ещё более энер-
гично.
В случае отсутствия фос-
фора можно воспользоваться
фосфорными удобрениями, на-
пример, суперфосфатом, фос-
форитами, апатитами и даже
— — костяной золой, прокаленной
до белого состояния (на 1 г магнневого порошка берут 3 г золы):
ЗСаО —Р205 + 8Mg -3 ЗСаО + 5MgO + Mg3P2
Напротив, в производстве карбида кальция категорически
запрещено использовать известняк, содержащий примесь
фосфатов, так как образующийся из него ацетилен может
самовоспламеняться.
Глава !5, В гостях у Мефистофеля
269
В своё время карбидо-фосфорную смесь иногда применяли в осветительных буях для обозначения фарватера в шторм.
+Фосфин (гидрид фосфора) РН3 - бесцветный ядовитый газ, с запахом не-
а
свежей рыбы; в 1,2 раза тяжелее воздуха; tK>m-87°C; растворим в воде, бен-
золе, эфире и сероуглероде. Получают взаимодействнем фосфидов (Са3Р2,
А1Р и др.) с водой или кислотами. Очищенный газ загорается на воздухе
лишь при 150°С; технический продукт самовоспламеняется из-за присут-
ствия дифосфинов РгН4 и Р2Н,; в смеси с кислородом взрывается.
+Дифосфин Р,Н4 («жидкий фосфористый водород») самовоспламе-
няющаяся на воздухе жидкость; t™ -99°С; tKHn 63°С; растворим в спиртах и
скипидаре.
+Диметилфосфнн (СН3)2РН - самовоспламеняющаяся на воздухе легко-
кипящая жидкость (tKim 25°С).
+Фосфид кальция Са3Р2 (трикальция дифосфид) - красно-коричневые
кристаллы; d = 2,5; tp^ 1250°С. Получают восстановленнем фосфата каль-
ция Саз(Р04)2 углеродом без доступа кислорода, либо взаимодействнем
кальция с фосфором. Разлагается водой и разведенными минеральными
кислотами с выделеннем фосфина и дифосфина. Применяют в пиротехни-
ке и в качестве воспламенительного средства во флоте.
+Сесквисульфид фосфора P4S3 - жёлтое кристаллическое вещество;
+tnjI 174°С в бескислородной среде; растворяется в сероуглероде (1:1 при
20°С) и в расплавленном нафталине. Устойчив при обычных условиях.
хранения, при комнатной температуре в присутствии влаги не изменяет-
ся. На воздухе воспламеняется при 100°С. Входит в состав многих фрик-
ционных композиций. Применяется в производстве спичек, легковоспла-
меняющихся при трении о любую поверхность,
v—'Фтористый тиофосфорил PSF3 - бесцветный газ, самовоспламеняющий-
ся на воздухе (tKlln -57,5°С).
15.4. Ох уж^эти силаны
(ГГесок мы с Вами уже поджигали, а вот если у Вас появится же- (J L ланне приготовить из него самовоспламеняющийся газ, можно попробовать.
По методу Бекетова-Черикова готовят смесь тщательно /^\ измельчённого речного песка (5 г) с магнневым порошком (8 г), как и для получения аморфного кремния, только с избытком А магния. Вначале обогревают на пламени пробирку, зафиксированную в штативе под углом, а потом прокаливают её со- /\ дер.жимое докрасна. Реакция экзотермична и может привес- ти к расплавлению пробирки, которую после остывания раз-
270
Часть 1. Опасное знакомство
бывают, а её содержимое высыпают под тягой в стакан с соляной
а кислотой (1:1).
/fe\ Образующаяся
газовая смесь, основу
которой составляет
моиосилаи SiH4, заго-
рается на воздухе с
сильным треском и
красивыми (особенно в
темноте) яркими ис-
крами раскалённых
частиц образующейся
двуокиси кремния-.
Si02 + 4Mg —> Mg2Si + 2MgO
Mg2Si + 4HC1 —> 2MgCl2 + SiH4t
В Качестве примеси эта газовая смесь обычно содержит водо-
род, самовоспламеняющийся полисилен (SiH2)n и легковоспламе-
няющнеся на воздухе полисилаиы: Si2H6(tK„n-15°C), Si3H8 (d = 0,72,
tKHn 53°C), Si4H10 (d = 0,78, tnn -93°C, tKHn85°C).
■SМоносилан SiH4 (кремневодород) - бесцветный газ; tnjI - 112°С; раство-
рим в спирте, бензине, сероуглероде; постепенно разлагается водой.
Получают разложеннем триэтоксилана или гидролизом силицидов ме-
таллов в кислой и щелочной среде. Легко окисляется воздухом со взры-
вом. Детонирует в присутствии галогенов.
+ Полнснлен (SiHj)„ («непредельный гндрнд кремния») - светло-
коричневое твёрдое вещество, не растворимое в обычных растворите-
лях, получают разложеннем CaSi ледяной уксусной кислотой. На возду-
хе самовоспламеняется.
■ГМногне производные кремния самовозгораются при доступе воздуха:
HC(SiH3)3 (t„m 57°С), P(SiH3)3 (tKOT 114"C), SiH3N3 (tnjl -82°C, t„m 26°C),
As(SiH3)3 (tk.„n 120°C), Sb(SiH3)3 (tKlln 255°C), а также кремннйфторнды
S12F6, Si3F8 (tnj] - 1°C, tK„n 42°C), Si4FI0 (tn;l 67°C, tKlln 85°C), S44F30.
+Снликощавелевая кислота (SiOOH)n - белый порошок, не раствори-
мый в воде; реагирует со щелочами с выделеннем водорода. Получают
гидролизом некоторых галогенидов кремния (например, Si2Cl6) на холо-
де в эквимолярном количестве воды. При трении или нагревании взры-
вается.
+Тетразнд кремния Si(N3) и его комплексные перхлораты
Si(CI04)4— 2CH3CN, Si(CI04)4—2C6H5N детонируют при нагревании или
механическом воздействии.
ш
ш
Глава !5, В гостях у Мефистофеля
271
15.5. В погоне за боранами
Е / 0 способу синтеза и свойствам гидриды бора, получившне U L вполне зоологичесюэе названне «бораны», очень напоминают силаны и фосфины. Они тоже имеют неприятный запах и самовоспламеняются на воздухе. Установлено, что в чистом виде, за исключеннем «нестабильного» метаборана В5Нц, в абсолютно сухой атмосфере эти вещества относительно устойчивы. Однако, в присутствии следов влаги они загораются и часто со взрывом.
Так-же самовоспламеняются на воздухе борогидриды некоторых металлов (боронаты или боранаТы) Ме(ВН4)п, низшне триал- килбораны В(А1к)з, трифенилборан В(С6Н5)3 и борациклопента-
ны. Соединения бора горят интенсивным зелёным цветом с жёлтым оттешсом.
+ Бороводороды (гидриды бора, бораны) В2Н6 (tKlln -107°С), В4Ню (1КИП 18°С), В5Н„ (1кип 63°С) и В5Н9 (tKHn 60°С) - бесцветные газы и легко- кипящне жидкости, самовоспламеняющнеся на воздухе. Диборан В2Нб получают взаимодействнем ВС13 с водородом, а тетраборан В4Ню - его пиролизом, Диборан на холоде образует с фосфином РН3 бесцветные самовоспламеняющнеся кристаллы Н3РВН3, а с трифторидом фосфора PF3 газ состава F3PBH3 (tKtln - 62°С), также загорающийся на воздухе.
272
Часть 1, Опасное знакомство
+ Ьорогидрид алюминия A1(BH4)3 (тетрагидроборат или бороиат алю-
миния) - бесцветная жидкость; d = 0,554; tnjT -64°С; ДИП 45°С; гидролизу-
ется водой. Получают взаимодействнем хлорида алюминия А1С13 с
NaBH4. На воздухе загорается.
■ГТриалкилбораны: триметилбораи В(СНз)3 - бесцветный газ (tKlin -
22°С); триэтилбораи В(С2Н5)3 - бесцветная жидкость (tKHn 95°С); три-
фенилбораи В(С6Н5)3 - твердый белый порошок (tnjl 142°С). Самовос-
пламеняются на воздухе и могут взорваться в присутствии воды.
■ГБоразола трироданид 1,3,5-(8С1Ч)3Вз^Нз («триродаиид неорганиче-
ского бензола», 1,3,5-трироданидтриборинтриимина) плавится при
116°С и представляет интерес в качестве перспективного ракетного топ-
лива.
15.6. Металлорганическще зажигахкщ
ПКног4а даже сухая раскалённая пустыня может стать не самым плохим прибежищем. Дело в том, что подобный климат не лучшим образом подходит для боевого применения очень опасных металлорганических зажигательных средств. Они обладаюТ высокой склонностью К самовоспламенению на воздухе, особенно в присутствии влаги. Практическое примененне в военном производ- стее зажигательных средств нашли некоторые металлпроизводные алюил-, арил- и трифенилметана.
Некоторые из этих веществ получаются довольно просто.
В частности, чтобы синтезировать диэтилцинк, самовос- ^ пламеняющийся на воздухе голубовато-лунным пламенем, достаточно цинковые опилки залить йодистым этилом и слегка нагреть. При отсутствии йодистого этила, его получают из этилового спирта. Для этого к 15 мл этанола при постоянном помешивании приливают 10 мл воды и 15 мл концентрированной серной кислоты. К охладившемуся до комнатной температуры раствору присыпают 15 г йодида калия. Гомогенную массу перегоняют над кипятильным камнем (осколком битого глиняного горшка), отбирая фракцию с температурой кипения 70-75°С. Йодистый этил плохо растворим в воде (0,4%2П), поэтому его собирают в приёмник с холодной водой, в виде тяжёлой (d = 1,99) бесцветной жидкости.
Глава 15, В гостях у Мефистофеля
273
(S)
Если смесь йодистого этила с цинковой пылью нагреть на
открытом воздухе, то выделится диэтилцинк и ничего не
будет... Ни Вашей лаборатории больше не будет, ни квар-
тиры. Добавится только работы пожарным.
По этой причине наработку и перегонку диэтилцинка проводят либо в токе инертного газа (чаще всего азота), либо не проводят совсем. Но только не собирают отгон под слоем воды, как это рекомендуют некоторые интернет-пиротехники, потому что в её присутствии диэтилцинк может детонировать.
+Диэтилцинк Zn(C2H5)2 - бесцветная жидкость со специфическим запа-
хом; d = 1,21; tn„ -28°С; tKHn 115-120°С. Растворяется в органических рас-
творителях. Реагирует с водой (часто со взрывом), 'выделяя взрывоопас-
ную газовую смесь. Самовоспламеняется на воздухе. Получают реакци-
ей йодистого этила с цинково-медной парой в среде азота.
+Диметилцинк Zn(CH3)2 - бесцветная жидкость с неприятным запахом;
<1= 1,25; tnjl-29°C; tKHn44°C. Самовоспламеняется на воздухе. Реагирует с
водой, образуя взрывоопасную воздушно-метановую смесь. Получают
взаимодействнем цинка с йодистым метилом.
'ГТриметилалюминий А1(СН3)з - бесцветная жидкость; tnj, 15°С;
+ tKlln 126°С. Самовоспламеняется на воздухе. Бурно (до взрыва) реагирует
с водой.
ГТриэтилалюминий А1(С2Н5)з - бесцветная жидкость; tK„n 185°С; рас-
творяет алкильные производные щелочных металлов. Самовозгорается
на воздухе.
+Диметнлбернллий Ве(СН3)2 - химически очень активное бесцветное
кристаллическое вещество, растворимое в эфире, не растворимое в бен-
золе. Бурно реагирует с водой и спиртами, выделяя взрывоопасный ме-
тан. При 200°С без доступа воздуха возгоняется. На воздухе и даже в
атмосфере углекислого газа самовоспламеняется. Концентрированный
эфирный раствор загорается на воздухе и реагирует с углекислотой с
образованнем уксусной кислоты.
ГДиэтнлберилий Ве(С2Н5)2- бесцветная жидкость; tm, -12°С; tK„n -200°С.
Воспламеняется на воздухе.
ГДиметилмарганец Мп(СН3)2 - жёлтый порошок, не растворимый в
эфире, на воздухе самовозгорается.
+Дипиридинилннкель Ni(C5H4N)2 - представляет смесь а-, Р- и у-
изомеров, пирофорен.
■ГТриметилсурьма Sb(CH3)3 и трнэтилсурьма Sb(C2H5)3 - бесцветные
жидкости (tnjl 78°С и 158°С соответственно), растворимые в бензоле,
плохо растворимые в воде, самовоспламеняются на воздухе. Получают
действнем алкилйодидов на антимония калия K3Sb.
274
Часть 1, Опасное знакомство
■Г Триметилвисмут Ш(СН3)3 - самовоспламеняющаяся на воздухе, ды-
мящая бесцветная жидкость; 1КИП 110°С; растворяется в спирте, ацетоне;
трудно растворяется в воде, реагирует с кислотами, галогенами и серой.
■ГМагиийдиалкаиы Mg(CH3)2 и Mg(C2H5)2 - бесцветные кристалличе-
скне вещества, растворимые в эфире. Самовоспламеняются на воздухе и
даже в атмосфере углекислого газа. Очень бурно реагируют с водой,
спиртами и аммиаком.
■ГДиметилаты Ме(СН3)2 щелочноземельных металлов Са, Sr и Ва -
бесцветные твёрдые вещества, получаемые взаимодействнем металлов с
CH3J в пиридине. Возгораются на воздухе. С водой бурно разлагаются с
выделеннем метана.
■ГЭтилнатрий NaC2H5 - белый порошок, плохо растворимый в органиче-
ских растворителях. Реагирует с бензолом, спиртом и эфиром. Получают
обработкой металлического натрия бромистым этилом в бензоле. При
нагревании в закрытом сосуде разлагается без плавления. На воздухе
самовоспламеняется.
■SФенилнатрий NaC6H5 - твёрдое тугоплавкое кристаллическое вещест-
во; растворяется в углеводородах, бурно реагирует с водой. Получают
взаимодействнем натрия с дифенилртутью Hg(C6H5)2 или с галогенбен-
золами СбН5На1 в толуоле. Мгновенно воспламеняется на воздухе, при
осторожном окислении люминесцнрует. Хранят и часто используют в
диверсионных целях в виде растворов, по мере испарения которых са-
мовозгорается.
•SФениллитнй 1ЛС6Н5 - бесцветный кристаллический порошок; раство-
ряется в эфире, плохо растворяется в углеводородах, очень бурно реаги-
рует с водой. На воздухе тлеет красивыми жёлтыми вспышками, вос-
пламеняясь на ветру. Хранят в виде растворов, получаемых взаимодей-
ствнем суспензии лития в бензольно-эфирной (7:3) смеси с хлорбензо-
лом. При медленном окислении с ограниченным доступом воздуха хе-
милюминесцирует жёлтым светом.
С Трифеиил метил натрий NaC(C6H5)3 - красный кристаллический по-
рошок, воспламеняющийся на воздухе; растворим в эфире; не растворим
в углеводородах; бурно взаимодействует с водой. Получают обработкой
трифенилметана амальгамой натрия в эфире.
15.7. 9Тервую группу кому зря не присваивают
Д5 ам не приходилось в детстве делать натрневый взрывпакет -L^ или х0тя бы видеть, КаК это получается у Ваших приятелей во дворе?
Глава !5. В гостях у Мефистофеля
275
(S3
Кусок металлического натрия, извлечённый из распиленного
автомобильного или авиационного клапана, завёрнутый в
промокательную бумагу, до-
статочно бросить в лужу,
чтобы через несколько се-
кунд напугать незадачливого
прохожего. Это взрывается образо-
вавшийся гремучий газ.
Металлический калий можно
даже не заворачивать. Он взрыва-
ется при соприкосновении с водой.
Реже он просто загорается фиоле-
товым пламенем и быстро кружится на поверхности воды, но в
конце всё равно взрывается.
Осторожно! Реакция протекает с выделеннем мелкодис-
персной щёлочи. Об этом напомнит кашель и першенне в
горле, если подобный эксперимент проводить в помеще-
нии.
Часто в качестве теплоносителя в тех же клапанах двигателей
внутреннего сгорания используют жидкий даже при комнатной
температуре эвтектический сплав натрия с калнем (1:2; t,u 4°С), ко-
торый, КаК и металлический палий, при контакте с водой горит или
взрывается.
Нагретые щелочные металлы легко загораются иа воздухе, при
иаличии следов влаги воспламеияются в атмосфере хлора, а с жид-
Ким бромом или при растирании с серой взрываются. Оии вызывают—
детонацию ацетилена.
Ещё одна опасность подстерегает при работе с долгохранящи-
мися щелочными металлами, особенно в мелких обрезках. Напри-
мер, металлнческий палий постепенно покрывается надперекисью
К02, изолированной от металла прослойкой описи К20, а попыттса
его разрезать И контактированне слоёв может привести К взрыву.
Еслн Вы не попали в число счастлнвых обладателей клапана от
мотора, не расстраивайтесь. Я подскажу, КаК можио получить ме-
таллический иатрнй с помощью электрической лампочки.
Достаточно расплавить в химическом стакане нитрат на-
трия (~350°С), опустить в него светящуюся от постоянно-
А
276
Часть 1, Опасное знакомство
го электрического тока лампочку и положительный электрод
(анод). На внутренней поверхности стекла образуется зеркальный
налёт натрия. Дело в
том, что нагретое
стекло становится
электропроводным, а
спираль включенной
лампочки выполняет
роль электронной
пушки, нейтрализу-
ющей катионы на-
трия, легко прони-
кающне сквозь стек-
ло из селитры. Не применяйте для этого экспергшента более доро-
гне криптоновые лампочки — в атмосфере этого тяжёлого газа
восстановленне протекает медленно. Электроды к цоколю укре-
пите тонкой проволокой, паять их нежелательно.
К сожалению, этот опыт не подходит- для получения металличе-
ского калия, таК пак более крупный размер его атомов не позволяет
проникать через решётку нагретого стекла. Не расстраивайтесь, в
следующей книге Вы узнаете, кап для этого можно приспособить
старую швейную машинку «Zinger».
+ Натрий Na - серебристо-белый мягкий, тягучий металл; <1 = 0,971;
tnjI 98°С; tKlln 883°С. Его пары в водороде фиолетового цвета, эфирный
раствор - пурпурной окраски, а аммиачный - фиолетово-голубой. На
воздухе он быстро окисляется, в жидком виде сразу загорается жёлтым
пламенем, бурно (до взрыва) реагирует с водой. Получают электролизом
расплавов поваренной соли. Применяют в органическом синтезе и в ка-
честве жидкого теплоносителя,
С Кал ий К - мягкий и пластичный серебристо-белый металл с лёгким
фиолетовым оттенком; <1 = 0,862; t„„ 63°С; t^,, 776°С. На воздухе загора-
ется до плавления. Его голубой раствор в аммиаке имеет самую высо-
кую электропроводность среди электролитов и вполне мог бы заменить
электрическне провода эластичными трубками с этой жидкостью, если
бы не техническне трудности эксплуатации. Горит фиолетовым пламе-
нем. Взрывается с жидким бромом и серой, а в расплавленном виде - с
хлором и ацетиленом. Хранят под слоем керосина или минерального
масла. Применяют для получения взрывчатых пероксидов К-СЬ и К02. в
качестве теплоносителя, в том числе и в атомных реакторах.
В
в
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
277
15.8. Эти пирофоры хахре-то ненормальные
С
транное свойство тонхо измельчённого железа загораться на воздухе даже при комнатной температуре ещё в XIX в. описал
немецкий физии Густав Магнус (1802-1870), работавший в Берлин- CROM университете. Металлы в таном состоянии называются «пирофорными».
А
Вы тоже можете наблюдать это явленне, для чего понадо-
бится слить растворы железного купороса и оксалата ам-
мония или щавелевой кислоты. Выпавший жёлтый мелко-
кристаллический осадок надо отфильтровать, высушить,
растереть и прокалить до почернения в пробирке, закрытой
ватным тампоном.
Если высыпать этот
остывший порошок с
балкона, он загорится яр-
кими исКорКами, но сосе-
ди Вас могут и не понять,
особенно, если они там
сушат бельё. Этот «хо-
лодный» фейерверх вы-
глядит вполне достойно и
чем-то напоминает ново-
годнюю ёлКу с бенгаль-
сюими огнями. И давайте
договоримся: приготов-
ленное пирофорное же-
лезо не храните впрок:!
Ещё более Красочно
горит пирофорный сви-
нец. Кап Вы понимаете,
измельчить его до тре-
буемого состояния меха-
ническим путём дело не-
благодарное и безнадёж-
ное.
278
Часть 1, Опасное знакомство
Воспользуемся химическим приёмом. Для приготовления про-
—1\ дукта к раствору 10 тартрата калия К2С4Н4О6 (виннокис-
А
лый калий) в 20 мл воды добавьте раствор 15 г нитрата
либо ацетата свинца РЬ(С2Н302)2 (свинцовый сахар) в 30 мл воды.
Выпавший белый осадок отфильтруйте, высушите и прокалите в
пробирке с ватным тампоном до прекращения разложения. Не ув-
лекайтесь: температура плавления свинца всего 237°С.
Остывший порошок высыпьте «струйкой» на землю. Он
загорится голубоватыми искрами.
В промышленности мелкодисперсные металлы, обладающне пирофорными свойствами (молибден, вольфрам, хром, железо, кобальт и др.) получают испареннем их ртутных сплавов (амальгам) выше 300°С.
Восстановленнем оксидов кобальта, железа и никеля водородом при 250-380°С так-же образуются пирофорные металлы, Кото- рые из-за внедрения водорода воспламеняются лучше амальгамных. Например, чёрный порошок пирофорного кобальта, энергично шшсляясь на воздухе, раскаляется в открытом сосуде до белого паления.
Для получения пирофорных металлов часто применяют метод восстановления растворённых в жидком аммиаке галогенидов никеля и кобальта металлическим натрнем или кальцнем.
Мелкодисперсные самовозгорающнеся металлы (никель, сурьма, висмут и др.) иногда нарабатывают электролитическим восстановленнем их солей.
ТаК называемую «взрывчатую сурьму» получают электролизом галогенидов в сильно кислой среде (обычно, 33% раствор НС1). Эта чёрная аморфная модификация диамагнитна, имеет относительную плотность 5,64-5,97, детонирует от элекгричесюэй искры, нагревания (~)25°С) или удара. При комнатной температуре такая сурьма воспламеняется в парах брома и йода, а в среде хлора может взорваться.
Лёпсость К детонированию электролитической сурьмы объясняется тем, что при катодном осаждении в её кристаллическую структуру внедряется свободный хлор, действне которого на этот металл мЫ уже рассматривали.
Глава 15. В гостях у Мефистофеля
27 9
По этой же причине нестабильная форма при длительном хра-
нении теряет взрывчатые свойства, превращаясь в устойчивую се-
рую модификацию.
Известны попытки практического использования этого ВВ, хо-
тя, пожалуй, наиболее эффективными оказались стихийные взры-
вы, связанные с электролитическим производством металлической
сурьмы.
Нагреваннем металлического висмута до 110°С в 70% хлорной
кислоте НСЮ4 получают «взрывчатый висмут», легко детони-
рующий при ударе.
Пирофорными свойствами в определённых условиях могут об-
ладать самые неожиданные вещества. Кто бы мог заподозрить
сульфид калия K2S, применяемый в фотографии, в кожевенном
производстве и в косметике для удаления волос, в склонности К са-
мовозгоранию. Он гигроскопичен и разлагается в воде с выделеннем
сероводорода, однако, КаК ни странно, на его основе можно приго-
товить несколько зажигательных составов.
А Тонкоизмелъчённую смесь сульфата калия K2SO4 и сажи (2:1)
*—* л тщательно нагрейте до красного каления в теченне часа в
Д тугоплавкой трубке в слабом токе азота, получаемом тер-
мическим разложеннем смеси калийной селитры и железных
опилок (1:20). Сульфатную смесь можно прокаливать и в пробирке,
прикрытой ватным тампоном, хотя конечный продукт получается
чуть хуже. В ходе основной реакции образуется пирофорная смесь
сульфида калия с избытком сажи, которая при высыпании из ох-
лаждённой пробирки горит яркими фиолетово-красными искрами.
Для приготовления ещё одного пирофорного состава на основе
сульфида палия понадобятся алюмо-калневые квасцы.
Л Смесь алюмо-калневых квасцов K2SO4'А/ ?(SO.,)у24Н20 с саха-
' ‘ ' ром (1:1) расплавьте в тигле или даже в консервной банке и
нагрейте под тягой до окончания бурного вскипания паров
воды. Частично обугленную остывшую массу разотрите в
ступке и тщательно прокалите в тугоплавкой пробирке с
ватным тампоном до окончания выделения белого дыма. Об-
разовавшаяся смесь окиси алюминия, сульфида калия и аморфного
угля загорается при высыпании из пробирки серебристым дождём.
А
Е>
280
Часть 1. Опасное знакомство
В старину вместо дорогого сахара в подобных составах приме-
няли муКу и даже отруби. На этом же принципе готовился некогда
знаменитый «Гомбергов пирофор».
В железной ложке растопите три части алюмо-калневых
квасцов и одну часть отрубей или муки, высушите продукт
до почернения, измельчите, перенесите в стеклянную мен-
зурку и тщательно нагрейте её на песчаной бане до появле-
ния голубого пламени. Через минуту после охлаждения со-
став готов к применению. Он воспламеняется на влажном воздухе.
Глава 16. Спрессованный свет
16.1. Светить, и никаких гвоздей
(В
1831 г. некто химии Власов подал прошенне в Российсхий
военный департамент о «соизволении ему производить опыты
над изобретённым им же особого рода огнём, пускаемым из ранет»
для освещения позиций неприятеля.
свет, нашли примененне для освещения местности, начиная от
Глава 16, Спрессованный свет
281
«люстр» с магнневой лентой и специальных «факелов», сбрасывае-
мых на парашюте при ночных разведках и бомбёжках, до глубин-
ных осветительных бомб, используемых для поиска подводных До-
дох. Особо ярКне осветительные составы применяются для фото-
съёмок.
Человеческий глаз
приспособлен К спектру
солнечного света, в нём
преобладают жёлтые лучи.
Температура поверхности
солнца оКоло 6000°С и,
естественно, пламенные
пиротехническне компо-
зиции таКой температуры
не дают. Поэтому для ком-
пенсации цвета в совре-
менные осветительные со-
ставы вводятся дополни-
тельно вещества, излу-
чающне в жёлтой и сосед-
ней зелёной области ви-
димого спектра.
Наиболее пригодными горючими компонентами для освети-
тельных составов являются металлы магний и алюминий. Во-
первых, они не поглощают лучи видимой части спектра, то есть, не
влияют на оКрасКу пламени, во-вторых, обладают высокой «кало-
рийностью» горения. Причём, алюминий из-за большего теплового
эффекта при окислении горит ярче, правда, и больше искрит.
Искренне пиротехнических составов может быть форсовым из-
за неполного сгорания в зоне реакции и шлаковым в силу разбрыз-
гивания раскалённых продуктов горения. Оба фактора снижают си-
лу света таких композиций.
Магний в зоне реакции частично испаряется (1100°С), не успев
прореагировать, в связи с чем, чаще используются магннево-
алюминневые сплавы.
Из окислителей обычно используют нитрат и хлорат бария, из-
лучающне в жёлто-зелёной области, и натрневую селитру - в жёл-
282
Часть 1. Опасное знакомств»
той. По спектральным хараКтеристиКам нитраТ назрия является идеальным шсислителем для осветительных составов, но он гигроскопичен.
Наиболее удачными цементаторами таких составов являются шеллах, олифа, касторовое масло, парафин и даже топлёное сало.
+ Современные осветительные составы имеют теплоту горения —6,0
В
МДж/кг, температуру горения 2500-3000°С, длительность освещения от
нескольких секунд до 8 мин, скорость горения 0,5-10 мм/с. Сила света
пламени таких смесей колеблется в пределах 10+107 кд. Излученне пла-
мени главным образом тепловое и частично люминесцентное.
В числе наиболее употребительных композиции на базе магния и нитрата бария составы 421-427 (табл. 24), в том числе знаменитая английсная осветительная смесь (сост. 422) и состав Шлада (сост. 425).
Таблица 24. Осветительные составы
%~~~
421
422
423
424
425
426
427
428
429
Бария нитрат
74
66
68
30
40
75
66
65
55
Стронция нитрат
6
Сера
16
10
Магнневые опилки
20
30
32
70
52
21
24
19
35
Шеллак
6
4
Идитол
4
10
Парафин
2
430
431
432
433
434
435
436
437
Бария нитрат
75
68
75
72
60
66
66
47
Алюминий (порошок)
14
18
22
Алюминий (пудра)
20
14
13
Магнневые опилки
4
4
14
Сплав Mg-Al (1:1)
24
22
52
Шеллак
4
Идитол
13
10
9
Парафин
2
Олифа
5
3
Масло касторовое'
3
1
№
438
439
440
441
442
443
444
445
Бария нитрат
76
64
63
68
75
71
76
60
Сера
4
16
10
16
5
11
4
15
Алюминий (порошок)
8
27
16
7
10
25
Алюминий (пудра)
10
20
18
И
8
Олифа
2
Масло касторовое
2
2
Глава 16. Спрессованный свет
283
Таблица 24. Продолженне
~% ——
446
447
448
449
450
451
452
453
454
Калия нитрат
12
Натрия нитрат
3
Бария нитрат
67
55
76
66
48
86
53
Стронция нитрат
11
12
Калия хлорат
39
Бария диоксид
92
24
Марганца диоксид
1
Пороховая мякоть
5
Алюминий (порошок)
12
12
14
-
Алюминий (пудра)
13
12
Сплав Mg-Al (1:1)
37
Ферросилиций
8
Цирконий
47
Сурьмы (III) сульфид
6
Криолит
9
Шеллак
2
9
9
22
16
Идитол
14
Декстрин
3
Олифа
5
Кап видим, магнневая нагрузка тахих смесей может значительно превышать теоретическую без ущерба спорости горения (8-10 мм), достигая содержания магния до 70% (сост. 424). Известны магнневые составы с барневой селитрой, активизированные серой (сост. 428, 429) и имеющне спорость горения 7,5-30 мм/с.
Баритовые осветительные смеси на осиове алюмииия имеют более высоную температуру воспламенения (сост. 430, 431), поэтому для повышения чувствительности в эти композиции вводят различные добавхи. В их числе: магний (сост. 432-434), магнневые сплавы (сост. 435, 436, а тахже состав Вилсея 437), сера (состав Ландханса 445, сост. 437-444), сульфид сурьмы (сост. 446), нитраты (сост. 447) и пороховая мяхоть (состав Погребнякова 448).
В фашистсхой Германии одно время использовали осветительные смеси, содержавшне более дешёвый ферросилицневый сплав или Кремний (сост. 449).
В числе альтернативных охислителей помимо барневой селитры разработчиками используются нитраты натрия (сост. 450) и стронция (сост. 425, 451 и 452), перепись бария (сост. 449 и 452) и двуокись марганца (сосТ. 451). Примененне перхлората Калия для ежи-
284
Часть 1, Опасное знакомство
гания магний-алюминневых сплавов позволило создать осветительные звёздхи с силой света выше 84000 свечей (coci\ 467).
Известны попытай немецКих изобретателей фирмы Geka-Werke создать осветительные составы без металлов (coci\ 451, 452), в Ко- торых в хачестве горючего использованы цементирующне смолы, чаще шеллаК и даже пёК. В аналогичных отечественных смесях применялся идитол (сост. 453).
Иногда для повышеиия световых показателей осветительиых составов (до 20%) в иих вводят «люминесцеитиые» добавки, например, фтористый натрий или криолит Na3AlF6 (сост. 450).
С развитнем новых техиологий появились «светосильные» составы с цирхоинем (сост. 454).
16.2. Серость ослепляет темноту
С
егодия Каждый цисольнии зиает, что «фотовспышка» - это
мощная лампа, облегчающая фотографироваине при недостат-
ке освещённости. Однахо ещё совсем недавно этим словом называ-
ли фотоосветительные составы Они применяются и сегодия, а
сила выделяемого ими света достигает сотен миллиоиов люмеиов
при длительности свечения в доли сеКунды.
Некоторые из них по содержанию даже напоминают освети-
тельные смеси, в отличне от хоторых никогда не прессуются и не
цемеитируются, таК КаК эти операции замедляют спорость их горе-
ния (табл. 25).
Наиболее подходящим горючим для фотовспышех является
магний. ТаКже применяются магнневые сплавы с алюминнем, а ре-
же алюминневая пудра и даже цирконий (сост. 482) или его гидрид
(сост. 483, 484).
Таблица 25. Фотосмеси
455
456
457
458
459
460
461
462
463
Калия хлорат
75
63
43
52
69
Калия перхлорат
77
50
Калия перманганат
43
81
Алюминневая пудра
25
23
50
Магнневые опилки
37
43
57
19
Сплав Mg-Al (1:1)
31
Сурьмы (III) сульфид
14
48
Глава 16. Спрессованный свет
285
Таблица 25. Продолженне
~% —
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
Калия нитрат
75
70
50
63
70
Калия перхлорат
66
59
50
65
Калия хромат
54
Алюминневая пудра
34
25
30
Магнневые опилки
41
50
27
50
37
Сплав Mg-А1 (1:1)
35
30
Сурьмы (Ш) сульфид
19
~%~ ~
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
Калия нитрат
65
Бария нитрат
50
74
68
35
30
Стронция нитрат
60
50
64
70
Бария диоксид
25
Уголь древесный
9
Алюминневая пудра
26
30
26
Магнневые опилки
40
50
50
32
5
Сплав Mg-А1 (1:1)
36
Цирконий
65
28
Циркония гидрид
7
Крахмал
5
484
485
486
487
488
489
490
491
492
Натрия нитрат
50
59
60
Бария нитрат
40
Кальция нитрат
50
Калия перманганат
75
Бария диоксид
20
Марганца диоксид
55
Молибденовая кислота
70
Вольфрамовая кислота
75
Алюминневая пудра
40
Магнневые опилки
13
50
41
50
45
25
Сплав Mg-Al (1:1)
25
30
Циркония гидрид
27
Вторым компонентом большинства бинарных фотосмесей являются активные кислородсодержащне шсислители.
Примененне для аэрофотосъёмКи смесей с хлоратами (сост. 455- 459) и перманганатами (сост. 460, 461, 492) до нехоторой степени ограничено их механической чувствительностью и недостаточной химической стойкостью.
Составы с перхлоратами более стабильны (сост. 462-467). Наиболее известный из них «офорит» (сост. 466), разработанный анг
286
Часть 1. Опасное знакомство
лийсКими «фотографами», таКже часто применяется в качестве воспламенительного средства.
Следует знать, что фотоматериалы обладают разной чувствительностью к свету различной длины волны. «Нормальные» из них хорошо «работают» в диапазоне коротких (**+) волн от ультрафиолетовых до синих. Ортохроматическая фотоплёшса воспринимает свет от ультрафиолетового до жёлто-зелёного, а панхроматическая чувствительна во всём интервале видимого спектра.
Широное примененне получили фотосмеси с хлоратом (сост.
457, 458) и хроматом палия (сост. 468), активированные сульфидом
сурьмы, а также составы с калийной селитрой (сост. 469-474).
Некоторые фотосмеси, особенно с добавленнем горючих цемен-
таторов, иногда применяются в качестве зажигательных (например,
сост. 474) или осветительных средств (например, сост. 466).
Английскими разработчиками ещё в 1014 г. предложен удачный
панхроматический состав на основе стронцневой селитры (сост. 475).
Его вариации используются и сегодня (сосТ. 476-478).
Для работы с ортохроматическими материалами применяют в
основном барневые составы (сост. 479-484).
Ещё в 1925 г. Парижским фотографическим конгрессом в
качестве спектрального эталона предложена вакуумная
лампа с вольфрамовой нитью и температурой накала
2127°С (2400К).
Глава 16. Спрессованный свет
287
В связи с этим в силу спектральных харахтеристих удачными являются французсхне разработай фотовспышке на основе вольфрамовой (сост. 485) и молибденовой Кислот (сост. 486). Причина в том, что в ходе их бурного восстановления магннем выделяющийся распалённый вольфрам или молибден излучают свет не хуже эталонной лампочхи, усиливая световую насыщенность пламени.
А вот примененне, хазалось бы, наиболее «подходящих» фото- осветительных составов с нитратом натрия (сост. 487-489) и хальция (сост. 490) ограничено их высохой гигросхопичностью.
Имейте в виду, что фотосмеси, спрессованные под давле-
. ннем оютло 1000 Кг/см2 и более, превращаются в преирас-
^ ' ные осветительные составы и вместо ослепительно-яркои
вспышии медленно и стабильно горят со споростью поряд- Ка 1 см/с.
н
16.3. Любимый металл фотографов
е зря талант без труда ииогда сравиивают с магиневой вспыш-
Кой: осветит на миг и потухнет во мраКе.
288
Часть 1. Опасное знакомство
Трудно найти человета, не слышавшего о «взрывпакете» из магния, а вот видели его и тем более имели отношенне к изготовлению далеКо не все. Если Вы удачливый обладатель КусочКа металлического магния или его сплава (например, электрон Mg-Al) это можно без затруднений исправить. Магнневая стружка воспламеняется около 500°С и горит ослепительно-белым пламенем, развивая температуру горения выше 2000°С.
А Зажжённый магний может продолжать гореть даже в ат- ' * * мосфере углекислого газа. Достаточно перенести его в стакан с несколькими кусочками сухого льда и яркое пламя начнёт сильно коптить от выделяющегося углерода:
2Mg + С02 -» 2MgO + С
Выдувая магнневый порошок из длинной стеклянной трубки через пламя газовой горелки, можно получить вполне безопасную и очень эффектную вспышку (не забудьте надеть тёмные очки).
Глава 16, Спрессованный свет
289
А.
Для изготовления магнневого взрывпакета необходимо сме-
шатъ 3 г растёртого перманганата калия с 1г порошка маг-
ния (сост. 492), завернуть в несколько слоёв бумаги, проде-
(j^ латъ с одной стороны дырку в 2 мм до состава и примотать
последовательно пяток спичек так, чтобы головка крайней из
них совпала с отверстнем. Заворачивая состав, не увлекай-
тесь бумагой: в плотной оболочке взрыв, конечно, будет
Л громче, но световой эффект (его гордость) пострадает.
(-Л Этот состав рассчитан с кислородным дефицитом на яркую вспышку с «догораннем» магния на воздухе, а для более сильного СВ «хлопка» содержанне перманганата увеличивают (4:1, сост. 461).
Поджигать спички желательно с противоположной стороны от отверстия, тогда у Вас в запасе будет несколько драгоценных секунд, чтобы подальше выбросить эту опасную игрушку.
И не пытайтесь держать взрывпакет между колен, когда будете на пальцах отсчитывать секунды до его вспьшиш!
(<$-«+]
Для подобного взрывпакета можно использовать и алюминне-
вую пудру, но поджигать таКой состав труднее и лучше использо-
вать промежуточиую воспламенительную смесь из описанных вы-
ше.
Кстати, сжиганне алюминневого порошка в тоКе кислорода по-
зволяет получить ещё более «калорийное» пламя с температурой
превышающей 3500°С.
На этом принципе сютнструирован «огненный нож». Рас-
[салённая струя смеси алюминневого и железного порошиа
в токе кислорода прожигает трёхметровые бетонные кон-
струкции. А это уже не шутки.
Не менее Красиво «горит» алюминий или цинк с бромом или йодом.
Приготовьте смесь алюминневого порошка с кристалличе-
А ским йодом (1:6) и высыпьте её в фарфоровый тигель. Запал
нам не понадобится: для возбуждения реакции достаточно
добавить каплю воды. Начнётся бурный процесс с выделени-
ем фиолетового дыма. Дело в том, что вода выступает ка-
тализатором этой реакции. Образующийся йодид алюминия
возгоняется, частично разлагаясь от высокой температуры,
выделяя пары йода и сгорая на воздухе до окиси алюминия
А.
290
Часть 1, Опасное знакомство
воды цинково-иодная
(йод-алюминневый запал).
Аналогично реагирует в присутствии
смесь (1:4), действне
которой Вы не раз на-
блюдали в фильмах
про колдунов и теперь
сможете отличить её
по густым фиолето-
вым клубам «волшеб-
ного» дыма.
При высотой тем-
пературе цини вос-
пламеняется и горит
великолепным ярКим
голубо-зелёным пла-
менем не хуже маг-
ния. Его высоюжало-
рийная порошкооб-
разная смесь с серой
(2:1) широт) приме-
няется в авиа-рахет-
ном моделировании для снаряжения двигателей спортивных твёрдотопливных ранет.
Ну а КаК поджечь железо Вы уже знаете. Правильно. В тснсе Ки- слорода или хлора. Причём, горит оно настолько ярКо, что вполне подойдёт для освещения улиц вместо разбитых фонарей.
Глава 17. Цветовые вариации на тему
17.1. Ж в серости есть свои ommeniqi
Е7 дикари племени «тумбо-юмбо» для передачи сообщений JL_> на большне расстояния пользовались иострами, а древнне персы даже создали целую систему сигнализации при помощи фаКелов, что-то типа азбуКи Морзе.
Кто не знает ирасивых «бенгальских» огней, исКры хоторых ярко сверхают в воздухе. Но мало Кто догадывается, что своему назва-
Глава 17, Цветовые вариации на тему
291
нию они обязаны провинции древней Индии. Во время религиозных праздников жрецы наводили страх на молящихся, зажигая в полумраке храмов таинственные мёртво-зелёные и кроваво-красные огни.
В пиротехнике свеченне цветного пламени широко используют
для ночных сигнальных огней, цветных трасс и, конечно же, фейер-
верков. Как известно, окраска пламени производится введеннем в
горящий состав некоторых веществ.
Впервые описал это явленне и подробно изучил его шот-
ландский физик Д. Брюстер (1781-1868), член Петербург-
ской АН. Так, он установил, что натрий окрашивает бес-
цветное газовое пламя в жёлтый цвет, калий - в фиолето-
вый, селен - в голубой, а стронций - в карминово-красный.
В связи с особенностями человеческого глаза цветное воспри-
ятне может быть получено как монохромным (однородным) излуче-
ннем, так и сложеннем участков видимого спектра. В пиротехниче-
ских составах имеет место как термическое возбужденне, вклю-
чающее атомарное или молекулярное излученне газовой фазы пла-
мени, так и люминесцентное.
292
Часть 1. Опасное знакомство
{#*+}
Люминофорами, то есть, веществами способными светиться
после поглощения ими энергии возбуждения, становятся некоторые
продукты термического разложения пиротехнических составов. В
основном это окислы, активированные примесями некоторых эле-
ментов, особенно углерода, серы, меди и цинка.
Ещё в старину были известны такне вещества, за которыми
постепенно закрепилось названне «болонский фосфор».
Как свидетельствуют летописи, в XII в. безызвестный
итальянский алхимик из Болоньи в поисках злополучного
золота тщательно прокалил минерал тяжёлый шпат (разно-
видность сульфата бария). Остывший камень приобрёл
способность некоторое время слабо светиться в темноте.
Поскольку горящне пиротехническне составы претерпевают
подобные изменения, предлагаю исследовать это явленне чуть под-
робнее и приготовить для начала простейший «светонакопитель».
Для этого прокалите на металлической пластине до оконча-
/ j\ ния вспенивания смесь борной кислоты с несколькими капля-
ми раствора хвойного концентрата отечественного произ-
водства. В зависимости от крепости раствора остаточное жёл-
то-зелёное свеченне «светомассы» после яркого освещения может
наблюдаться в темноте до 10-15 секунд.
■ Хорошне фосфоресцирующне составы дают довольно яркое
свечеине в течеине нескольких часов, а при наличии радиоактивных
примесей свеченне может продолжаться несколько лет без «переза-
рядки». Естественно, что светящийся шлейф от подобных пиротех-
нических фигур (в частности, специальных сигнальных ракет) дер-
жится в небе продолжительное время, пока не растворится в воздухе
от набежавшего ветерка.
л Для изготовления состава, длительно светящегося в тем-
/!\ ноте фиолетовым цветом к смеси, содержащей 61 г нега-
шёной извести, 18 г серы, 9 г плавикового шпата (фторида
кальция), по 1,5 г сульфата калия и натрия, присыпают 6 г
крахмала и приливают 3 мл 0,5% нитрата висмута. Тща-
тельно перемешивают и прокаливают в фарфоровом тигле с
крышкой. Остывший порошок быстро «заряжается» на свету и
тут же готов к работе.
Глава 17, Цветовые вариации на тему
293
Этим составом можно притрусить любое изделне, свеже- выкрашенное белой масляной краской, например, выключатель или дверь, чтобы не промахнуться в темноте.
/у Вполне приличные люминофоры, так называемый «фосфор / • х Ленарда» нетрудно приготовить, прокалив в закрытом фарфоровом тигле в муфеле (800-1100°С) 1,5 часа составы, представленные в таблице 26.
Таблица 26, Флуоресцентные составы
%
493
494
495
496
497
Зелёный
Ж-зелёный
Жёлтый
Оранжевый
К-оранжевый
Натрия хлорид
4
3,8
3,6
3,4
Стронция карбонат
80
Лития карбонат
2
Кадмия сульфид
4
7,8
14,3
17,3
Цинка сульфид
80
76,9
71,4
69
Аурипигмент
2
Сера
12
Меди (II) хлорид 0,1% р-р
12
11,5
10,7
10,3
Талия нитрат 0,5% р-р
4
Такне флуоресцентные композиции включают основное вещество (сульфид бария, цинка, кальция, стронция или кадмия), металл- активатор (медь, свинец, ртуть, мышьяк, марганец, висмут, талий или даже уран) и флюс, снижающий температуру плавления смеси (CaF2, Na2S04, NaCl, As2S3, Li2C03 и др.).
В завершенне этой темы хотите ли Вы сделать универсальный
долгоиграющий комнатный фейерверк?
А
Тщательно прокалите
аморфный сульфид цинка
с микропримесью суль-
фида марганца (1:5000) в
тугоплавкой стеклянной трубке
(лучше кварцевой) в токе серо-
водорода до формирования чёт-
ких кристаллов. Для получения
сероводорода смешайте серу,
парафин, силикагель ши мелкий
294
Часть 1. Опасное знакомство
кварцевый песок (3:5:2) и нагрейте в пробирке с газоотводной
трубкой.
Остывший порошок пересыпьте в стеклянную банку с поли-
этиленовой крышкой и можете
использовать её вместо марака-
са. При энергичном встряхивании
в темноте наблюдаются яркне
вспышки.
Явленне свечения под
действнем трения полу-
чило названне «трибо-
люминесценция». Такой
прибор можно использо-
вать вместо фонарика,
только после него долго
трясутся руки.
К сожалению, люминесцентное свеченне не столь интенсивно и
общий вклад его в формированне цветного пламени сигнальных со-
ставов весьма скромный. Другое дело - излученне некоторых эле-
ментов и молекулярных групп, входящих в пиротехническне смеси
или образующихся при их термическом разложении.
В качестве основных спектральных носителей цветности пла-
мени выступают атомы некоторых элементов и следующне молеку-
лярные фрагменты:
красное - Li, SrO, SrCl, SrBr, Ra, Eu, Gd, Sa;
оранжевое - CaCl, CaBr, CaJ, CaO;
жёлтое - Na, SrF, CaF, PO, Tb;
жёлто-зелёное - BaO, BO, Re, Mo;
зелёное - Cu, Tl, BaCl, BaBr, BaJ, CuO;
сине-зелёное - BaF, AlO, ZnO;
синее и голубое - Zn, Pb, BiO, In, Cs, As, Cd, Sb, Se, Те, S, Cul;
фиолетовое и пурпурное - К, Rb, Ga, CuBr, CuCl, CuO
Как известно, молекулярное излученне паров веществ характеризу-
ется «полосатым» спектром поглощения, а атомарное - «линейча-
тым» (табл. 27).
Глава 17, Цветовые вариации на тему
295
Таблица 27. Спектральные характеристики атомарного излуче-
ния некоторых элементов
Элемент
Длина волны (интенсивность) X. А (е) 1 * 10‘10 м
Фиолетовый
4000-4400
Синий
4400-4900
Зелёный
4900-5650
Желтый
5650-5950
Оранжевый
5950-6200
Красный
6200-7500
Литий Li
6103 (3,8)
Натрий Na
5896(2,1) 5890 (2,1)
Калий К
4047 (3.0) 4044 (3,0)
Рубидий Rb
4216(2,9) 4203 (2,9)
Цезий Cs
4593 (2.7) 4556 (2,7)
Медь Си
5153 (6,2) 5218 (6,1)
Магний Mg
4571 (2,7)
5167 (5,1) 5173 (5,1) 5184(5.1)
Кальций Са
4227 (2,9)
6103 (3,9) 6122 (3,9) 6162 (3.9)
6573 (1,9) 6893 (1,8)
Стронций Sr
4607 (2,7)
6791 (3,7) 6878 (3.7) 7070(3,7)
Барий Ва
5555 (2,2)
7195 (3,3) 7392 (3,3)
Цинк Zn
4680 (6,6) 4722 (6,6) 4810 (6,6)
6362 (7,7)
Кадмий Cd
4678 (6,3) 4800 (6,3)
5086 (6,3)
6438 (7.3)
Ртуть Hg
4047 (7,7) 4358 (7,7)
5461 (7.7)
5791 (8,8)
Алюминий А1
3962 (3,1)
Индий In
4102 (3.3)
451 1 (3,0)
Талий Т1
5351 (3.3)
Для сигнальных составов значенне имеет только атомарное излученне элементов с яркими спектральными линиями: натрия - жёлтой, лития - красной и оранжевой, талия - зелёной, индия - синей.
В числе молекулярных носителей цветное™ практическое примененне находят соединения бария,— бора, стронция, хальция и меди.
296
Часть 1. Опасное знакомство
В качестве цементаторов ночных сигнальных огней применяют
вещества, дающне бесцветное пламя с положительным кислород-
ным балансом горения и, как правило, с повышенным содержаннем
кислорода в структуре. Лучше всего для этого подходит шеллак, а,
пожалуй, наименее удачной является канифоль, снижающая К тому
же скорость сгорания составов.
К числу основных окислителей сигнальных смесей относятся
хлораты, перхлораты и нитраты элементов, несущих окраску пламе-
ни. В случае применения нитратов для получения более ярких цве-
тов вводят хлорсодержащне продукты: хлористый аммоний (наша-
тырь), однохлористую ртуть (каломель), гексахлорэтан С2С1б, поли-
винилзслорид (ПВХ) и др., способствующне образованию летучих
галогенидов металлов, поскольку интенсивность их свечения значи-
тельно выше, чем у образующихся окислов.
Судите сами, медная проволока, внесённая в бесцветное
газовое пламя, окрашивает его в зеленоватый цвет, но дос-
таточно смочить её соляной кислотой, как интенсивность
изумрудно-малахитового огня возрастёт в десятки раз.
К сожалению, введенне доступных галогенидов металлов в со-
ставы цветного пламени в большинстве случаев ограничено их вы-
сокой гигроскопичностью, однако они широко применяются для
«окраски» спиртовых огней, к примеру, в кинематографе.
Для усиления яркости окрашенного пламени в пиротехническне
смеси часто добавляют горючее с высокой температурой сгорания,
например, магний или алюминий, хотя цветовая насыщенность огня
при этом снижается.
17.2. Храсный свет — проезда нет
ДУ минуту грозной опасности бедствующне запускают в небо именно красные огни. Как известно, длинноволновые лучи в воздухе рассеиваются меньше и цветность красного огня с расстояннем изменяется незначительно.
По праву, названне «металла красных огней» заслужил стронций. Большинство составов красного пламени содержат именно его соли (табл. 28). Атомарное излученне стронция мало
Глава 17, Цветовые вариации на тему
297
интенсивно и приходится на коротковолновую синюю область. Мо-
лекулярное же излученне его оксида и галогенидов (кроме SrF2) ха-
рактеризуется широкой размытой полосой в красной части спектра.
Практически пламя, получаемое при излучении оксида строн-
ция, имеет розовую окраску из-за высокой температуры возгонки,
поэтому для усиления цвета в подобные составы вводят галогенсо-
держащне продукты.
Насыщенный карминово-красный цвет дают сигнальные соста-
вы, содержащне в качестве окислителей нитрат и хлорат стронция.
К несчастью, высокая гигроскопичность ограничивает примененне
первого из них (сост. 498-516) и исключает использованне второго.
Весьма стабильно ведут себя композиции, содержащне карбо-
нат (сост. 517-523) или оксалат стронция SrC204 (сост. 524-533). Как
правило, неотъемлемым компонентом таких смесей являются хло-
рат и перхлорат калия.
«Стронцневые» составы выгодно строить с отрицательным
кислородным балансом, так как восстановительная среда
способствует усилению цветовой насыщенности пламени.
Учтите, что более глубокое «кислородное голоданне» мо-
жет придать огню нежелательный жёлтый оттенок.
Большинство сигнальных составов красного огня, приведенных
в таблице 28, дают насыщенне цветом в пределах 80-90%. Добавле-
нне в подобную композицию магния, алюминия и серы повышает
силу света, но снижает насыщенность красного пламени.
Таблица 28. Сигнальные составы красного огня
498
499
500
501
502
503
504
505
506
Калия хлорат
26
25
54
19
25
30
47
34
Стронция нитрат
57
67
36
67
65
44
31
46
46
Сера
17
Уголь древесный
9
Сурьмы (III) сульфид
6
Магнневые опилки
3
3
Аммония пикрат
54
Идитол
19
Шеллак
8
10
Мастике
10
3
Декстрин
8
Акароидная смола
17
Асфальт
14
298
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 28. Продолженне
~% ~~
507
508
509
510
511
512
513
514
515
Калия хлорат
32
53
19
8
60
30
14
Калия перхлорат
23
Стронция нитрат
44
24
81
56
66
45
25
59
62
Сера
19
17
22
20
Уголь древесный
3
4
3
Сажа
3
Сурьмы (Ш) сульфид
2
Магнневые опилки
3
Сурьма
5
Идитол
15
Шеллак
20
19
11
Мастике
14
Декстрин
2
Каломель
7
№_
516
517
518
519
520
521
522
523
524
Калия хлорат
67
57
46
72
60
41
83
60
Стронция нитрат
66
Стронция карбонат
22
25
46
18
25
49
11
Стронция оксалат
23
Сера
16
10
Сажа
1
Алюминневая пудра
16
Идитол
15
Шеллак
2
11
18
8
9
8
Лактоза
5
Асфальт
6
Каломель
4
№
525
526
527
528
529
530
531
532
533
Калия хлорат
60
64
65
49
66
60
Калия перхлорат
61
58
70
Стронция оксалат
25
19
22
32
16
20
25
20
12
Сера
19
7
14
7
Алюминневая пудра
10
Идитол
15
16
14
Шеллак
7
3
Декстрин
15
2
Лактоза
10
Стеарин
11
Г ексахлорэтан
6
В неиоторые составы для лучшего проявления цвета добавляют сурьмяный блесК Sb2S3 (сосТ. 503) и сурьму (сост. 510).
Глава 17. Цветовые вариации на тему
299
Максимальную насыщенность карминово-красного пламени дают стронцневые смеси с гексахлорэтаном (сост. 532). Составы 509 и 521 чаще остальных применяются в пиротехнике кино.
Атомарное излученне лития, несмозря на исключительно интенсивную малиновую окраску, в пиротехнике применяется реже, ввиду относительной дороговизны его очищенных солей (сопутствующий натрий маскирует окраску). Большинство из его производных очень гигроскопичны.
Наиболее доступен и, к счасТью, плохо растаорим в воде карбонат лития, хотя предлагаемые на его основе составы скорее розовые с малиновым оттенком (сост. 534-536, табл. 29).
Таблица 29. Сигнальные составы розового огня
% —
534
535
536
537
538
539
Калия хлорат
57
55
60
60
Калия перхлорат
57
44
Лития карбонат
19
23
35
Кальция оксалат
34
Мел
25
Мрамор
20
Сера
24
20
20
22
Идитол
10
15
300
Часть 1, Опасное знакомство
«Кальцневое» излученне имеет смешанное возбужденне: оранжевое с «отгененнем» в красную часть спектра и две малоинтенсивные сине-ультрафиолетовые полосы, поэтому его пиротехни- ческне составы придают огню Красно-оранжевую оКрасКу со «строительным» кирпичным оттенком.
Примененне солей кальция в виде мела (сост. 537), а тем более толчёного мрамора (сост. 538), позволяет получить розовую оКрасКу пламени невысокой насыщенности. Традиционное предпочтенне мраморного порошка мелу в «построении» розово-Красных огней, по-видимому, связано с присутствнем в их составе определённых примесей.
Густоту пламени вплоть до Кирпично-Красной можно усилиТь, включая в пиротехническне смеси оксалат кальция СаСг04 (сост. 539), но такне композиции весьма быстро теряют горючесть и долго не хранятся.
Из «экзотических красителей» следует назвать малодоступные для подобных увлечений радий, европий и гадолиний, окрашивающне пламя в интенсивный карминово-красный цвет и самарий, дающий «чистую» розовую окраску. Как знать, может за этими элементами большое будущее в пиротехнике, ведь ещё полтора столетия назад никто и предположить не мог, что драгоценный алюминий кто-то решится сжигать в огне.
17.3. УТылают листья щлтылт Тфстрами
С
толь яркое свеченне этого элемента позволило зажечь на небо-
своде первую искусственную звезду. Для точной привязки од-
ной из первых советских космических ракет к карте звёздного неба
по команде с центра управления полётом были выпущены пары на-
трия.
Именно присутствне даже ничтожных следов солей натрия ча-
ще всего маскирует окраску пламени в жёлтый цвет. На сегодня его
соединения являются основными носителями всевозможных оттен-
ков жёлтого цвета в пиротехнических составах.
Парадокс в том, что в атомарном состоянии этот металл может
нести самую неожиданную окраску. Так, пары натрия в водороде
Глава 17. Цветовые вариации на тему
301
окрашены в фиолетовый цвет. При его растворении в эфире образу-
ется пурпурный, а в жидиом аммиаке - синий коллоидный раствор.
Знаменитый
свет некогда весьма
распространённой
«натрневой лампы»,
придаёт мёртвую,
зловещую окраску
предметам, хотя и
представляет наи-
более экономичный
источник освеще-
ния, в котором КПД
электрического тока
превышает 50%.
Такая лампа напол-
нена неоном и со-
держит металличе-
ский натрий, испа-
ряющийся при за-
мьнсании цепи. При
этом лампа меняет
красный цвет на
ярко-жёлтый.
Обычно, интенсивность излучения этого элемента зависит лишь от его содержания в пламени, а не от природы используемого вещества, и даже поддаётся математическому описанию. Так, яркость свечения натрневого огня пропорциональна корню квадратному от его концентрации в зоне горения.
К сожалению, основные окислители, содержащне натрий - его нитрат, нитрит, хлорат, перхлорат и даже сульфат гигроскопичны. В связи с этим большинство сигнальных составов жёлтого огня включает его среднюю соль со щавелевой кислотой Na2C204 (оксалат) либо криолит Na3AlF6. Применяемый иногда карбонат натрия в виде кальцинированной соды, также как: и натрневую селитру, необходимо предварительно прокаливать при 120°С.
302
Часть 1, Опасное знакомство
Осторожно. Как: показывают исследования, присутствне хлорсодержащих продуктов и особенно сероводорода в f i ^73 пламени снижает интенсивность жёлтого цвета, а введенне
в состав в большом количестве фтористых веществ даже
приводит К частичному вырождению (инфлексии) жёлтого Д-дуплета в спектре его поглощения.
Из этих соображений присутствне серы, хлората палия, а тем более фторидов в составах жёлтого огня является не самым удачным, хотя именно эти продукты традиционно широко применяются в технологии жёлтого пламени.
Таблица 30. Сигнальные составы жёлтого огня
"%
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
Калия нитрат
25
63
60
Калия хлорат
46
42
31
46
55
47
38
Натрия нитрат
33
10
16
32
45
28
25
37
Бария нитрат
15
30
Натрия карбонат
28
41
52
Сера
25
23
12
10
Уголь древесный
17
4
9
Алюминневая пудра
5
Магнневые опилки
7
8
8
30
Идитол
3
Шеллак
18
19
18
15
17
Канифоль
7
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
Калия нитрат
28
40
Калия хлорат
49
44
60
54
60
54
60
60
Бария нитрат
72
Стронция сульфат
18
Натрия карбонат
25
Натрия оксалат
34
25
12
28
30
29
25
Криолит
7
25
24
Сера
26
6
17
21
Магнневые опилки
41
30
Идитол
15
15
Шеллак
15
10
3
-
13
Акароидная Смола
3
Канифоль
22
По-видимому, их использованне связано с повышеннем температурной чувствительности подобных составов, а также с усилени
Глава 17. Цветовые вариации на тему
303
ем летучести разлагаемых ос полное, что в свою очередь углубляет интенсивность окраски. Кроме того, добавленне криолита повышает долю люминесцентной составляющей свечения, но сильно увлекаться им тоже не желательно.
Атомарная природа свечения натрневого огня в отличне от молекулярного излучения позволяет значительно повышать температуру горения подобных составов без заметного снижения интенсивности жёлтого цвета (сост. 543-545, 547, 555, 556). Сила света такого пламени с магнневой добавкюй в несколько раз превосходит обычные пиротехническне смеси (табл. 30).
В некоторые сигнальные составы жёлтого огня для усиления цветности добавляют вещества,. излучающне в близких спектральных зонах, например, нитрат бария Ba(N03)2 в жёлто-зелёной (сост. 542, 547, 554) или сульфат стронция SrS04 в красной (сост. 559).
Следует иметь в виду, что жёлтое окрашиванне пламени вызывают фториды стронция и кальция, фосфор, а также редкий лантаноид тербий.
Напротив, даже небольшая примесь солей натрия в составе пиротехнических композиций других цветов может испортить фейерверк.
17.4. Торода зелёные в голубой дали
ПКстоРия гласит, что когда по приказу римского императора Не- ЯL рона подожгли Рим, уставший наблюдать жизнь в «розовом свете» император восторгался пожарищем через большой зелёный изумруд. Если у Вас нет такого изумруда, не расстраивайтесь. Вы имеете редкую возможность приготовить непосредственно зелёный огонь, да ещё такой, что Нерон умер бы от зависти (табл. 31).
Изобретенне совершенного зелёного огня без грязно-жёлтого оттенка было большой и тщательно изысканной задачей многих поколений древних пиротехников.
(#-#••"] || ® евоё вРемя сам Наполеон (большой поклонник фейер- II верков) учредил приз за разработку составов такого огня.
В 1827 г. профессор Гермштед первым предложил составы «чистого» зелёного пламени на основе очищенного нитрата бария.
304
Часть 1. Опасное знакомство
Ещё более удачными оказались смеси, содержащне хлорат бария Ва(С10з)2.
Наиболее совершенный изумрудный цвет даёт прославленный состав на основе хлората бария, включающий серу (2:1, сост. 575), но сегодня эта адсная смесь почти не употребляется из-за склонности К самовозгоранию.
Таблица 31. Сигнальные составы зелёного огня
—— №
562
563
564
565
566
567
568
569
570
Калия хлорат
73
Бария нитрат
62
Бария хлорат
87
90
80
85
25
80
85
85
Борная кислота
10
Сера
17
6
5
Алюминневая пудра
3
Шеллак
10
10
15
6
Лактоза
14
9
9
Акароидная смола
13
Асфальт
10
Метальдегид
11
Глава 17, Цветовые вариации на тему
305
Таблица 31. Продолженне
— №
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
Калия хлорат
25
Бария ннтрат
25
25
32
47
33
Бария хлорат
81
89
25
63
66
48
36
88
56
76
Сера
34
24
Уголь древесный
8
Магнневые опилки
3
3
Идитол
11
12
12
Шеллак
17
11
Декстрин
4
Канифоль
6
Акароидная смола
19
21
%
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
Калия хлорат
27
12
Бария нитрат
40
53
73
45
66
Бария хлорат
87
64
85
86
40
69
Бария хлорид
30
Сера
13
20
Уголь древесный
3
Магнневые опилки
5
15
Аммония пикрат
29
Шеллак
3
20
10
Лактоза
36
23
Канифоль
15
Акароидная смола
15
Парафин
2
Олифа
14
■—
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
Калия хлорат
20
27
77
24
44
Бария нитрат
84
89
60
81
53
Бария карбонат
8
64
Талия хлорат
73
Талня перхлорат
50
Сера
20
11
15
Уголь древесный
3
Медные опилки
45
Аммония хлорид
7
Идитол
11
Шеллак
13
12
Декстрин
16
Лактоза
11
Акароидная смола
17
9
Каломель
5
33
18
306
Часть 1, Опасное знакомство
Основными молекулярными носителями зелёного цвета пламе-
ни являются соединения бора и бария.
Бор для пиротехнического огня используется реже, поскольку в
силу спектральной природы не позволяет достичь глубины зелёной
окраски (сост. 574). Борная кислота Н3В03 и аморфный бор окраши-
вают пламя в интенсивный зелёно-жёлтый цвет.
Основное практическое примененне в приготовлении сигналь-
ных составов зелёного пламени нашли соединения бария. Наиболее
выгоден для таких композиций его хлорат, одновременно высту-
пающий окислителем (сост. 563-586). Образующийся при горении
хлорид бария ВаС12 при температуре 1520°С диссоциирует с образо-
ваннем летучего монохлорида ВаС1, излучающего в зелёной области
спектра.
Примененне хлората бария ограничивается высокой механиче-
ской чувствительностью его составов, особенно содержащих серу.
Для флегматизации подобных смесей используют парафин и Кани-
фоль (сост. 577, 583), при этом скорость горения составов снижается
до 0,5-0,8 мм/с.
Для придания зелёному цвету тусклых оттенков в качестве го-
рючего употребляют молочный сахар (лактозу) в дозах в 3-4 раза
превышающих расчётные (сост. 582). Напротив, сила свечения маг-
нневых композиций максимальна (сост. 576, 577, 586, 589), правда,
насыщенность зелёного цвета сильно снижается.
В качестве удачного окислителя часто применяется нитрат ба-
рия (сост. 587-595), активизированный хлоратом или перхлоратом
калия.
Составы зелёного огня на основе карбоната бария характеризу-
ются более слабой цветовой насыщенностью (сост. 576, 597).
При относительно низких температурах медь и её оксид тоже
окрашивают пламя в зелёный цвет, который резко усиливается,
приобретая синий оттенок в присутствии хлоридов (сост. 598).
Эта экспресс-реакция применяется в качественном анализе
(проба Бельштейна).
Однако чаще соли меди используются в составах фиолетового и голубого огня.
Ещё Крукс предложил талий в виде хлората и перхлората для сигнальных составов, дающих за счёт атомарного излучения вели-
Глава !7, Цветовые вариации на тему
307
кюлепный изумрудный цвет (сост. 599, 600). К сожалению, основная часть солей этого чудесного элемента была задействована в начест- ве ядов для дворцовых переворотов.
Вольфрам и рений тоже опрашивают пламя в бледно-зелёный цвет, но попа производные этих элементов в сигнальных составах практически не применяются.
17.5. Спит земля в сиянье голубом
/С аК известно, атмосфера Земли лепсо рассеивает иоротеоволно-
\_»вые лучи. Сигналами синего огня нельзя пользоваться на
большом расстоянии, так: как: цвет такого сигнала немудрено спу-
тать с жёлтым. Кроме того, хорошне составы синего огня с идеаль-
ной спектральной характеристики в арсенале пиротехншсов боль-
шая редкость.
Практически по-
лученне синего огня
осуществляется ис-
ключительно на осно-
ве молекулярного из-
лучения солей меди
(табл. 32).
Свеченне «медно-
го» пламени имеет три
системы полос: крас-
ную, зелёную и си-
нюю. Поэтому в зави-
симости от темпера-
турных и окислитель-
ных условий, а также
присутствия галогенов
оно может существен-
но изменяться.
При относительно
«низких» температу-
рах пламени преобла-
308
Часть 1. Опасное знакомство
дает молеКулярное излученне CuO с красивым фиолетовым оттенком.
Основным носителем синего излучения является монохлорид меди CuCl, имеющий в спектре одну зелёную и четыре синефиолетовых полосы. По этой причине синей и голубой окраске пламени составов способствуют процессы выделения хлора. Таи, горенне хлората палия с серой и медью (сост. 613) приводит К образованию монохлорида CuCl и пламя опрашивается в синий цвет, а замена серы на лактозу (сост. 598) способствует образованию оксида меди CuO в восстановительной среде угарного газа и пламя получается зелёным. Сместить окраску пламени в синий цвет можно, введя в реакцию каломель Hg2Cl2 или хлорид аммония.
Таблица 32. Сигнальные составы синего огня
№
601
602
603
604
605
606
607
608
609
Калия хлорат
61
52
56
45
53
70
58
56
Калия перхлорат
65
Меди (ГГ) сульфид
44
20
Горная синь
19
27
22
43
Малахит
26
9
20
Сера
20
21
22
12
21
12
22
15
Алюмо-калневые квасцы
9
"% ——
610
611
612
613
614
615
616
617
618
Калия хлорат
65
54
66
67
35
71
64
51
Калия перхлорат
73
Бария нитрат
33
33
Меди (II) сульфид
22
Меди (II) роданид
24
Меди (II) ацетат основн.
21
Меди (II) оксалат
23
Меди (II) хлороксид
16
18
Меди (II) оксид
27
Сера
13
18
17
Медные опилки
17
Аммония хлорид
8
Свинца хлорид
12
Идитол
10
5
Декстрин
6
Канифоль
5
9
Стеарин
6
8
Асфальт
3
Глава 17. Цветовые вариации на тему
309
Надо отметить, что . в ряду галогенидов меди наиболее чистое синее свеченне вызывает одновалентный йодид CuJ и бромид CuBr. Использованне в качестве окислителей «медных» составов бромата КВгОз и йодата палия КЮ3 позволяет получить наиболее насыщенное синее излученне.
Известно, что свеченне моногалогенидов меди проявляется в узких температурных интервалах: синее в пределах 400-840°С, зелёное - 900-1000°С.
Синее «медное» пламя очень чувствительно К примесям. Достаточно присутствия 1/500 части солей натрия, чтобы «вымазать» его в грязно-жёлтый цвет.
К сожалению, большинство перспективных для пиротехники солей медн (включая галогеннды, нтрат, хлорат и перхлорат) гигроскопичны и с этой целью практически не употребляются.
В качестве пламенных добавок: попользуют некюторые соли двухвалентной медн: дигидроксодикарбонат 2СиС03—Си(ОН)г (медная лазурь, горная синь, сост. 601-604), дигидроксокарбонат CuC03—Си(ОН)2 (малахнт, горная зелень, сост. 605-607), сульфид CuS (ковеллин, сост. 608-610) И хлорокснд ЗОДОНДСиСЬ (сост. 611, 612). Из солей одновалентной меди применяют сульфвд Cu2S (халысознн, медный блесК) н тноцнанат (роданид) CuSCN (сост. 616).
Как: правило, насыщенность снним цветом «медного» пламени подобных сигнальных составов не превышает 30%, поэтому нх корректнее называть «голубыми».
Вместе с тем, в устройстве фейерверков для получения действительно синих огней нногда нспользуют комплексные аммиакаты меди, например, [Cu(NH3)4]CI03 нли [Cu(NH3)4]N03). Но этн вещества склонны к гидратообразованию, составы на их основе долго не хранятся и в технологии сигнальных огней, требующих высокой надёжности, обычно не применяются.
Соли индия также окрашивают пламя в синий цвет, но это именно тот случай, когда «можно топить и ассигнациями», потому что чистые соединения этого элемента весьма дороги.
310
Часть 1. Опасное знакомство
Производные цинка, кадмия, висмута, алюминия и свинца
придают бесцветному пламени голубоватую окраску, часто с зеленоватым оттенком.
Некоторые металлоиды (сера, селен, теллур, мышьяк, сурьма) имеют в спектре синне полосы поглощения, но в практической пиротехнике больше используются в композициях «чистого» белого пламени.
17.6. Синтетическая палитра
наете, чем физики отличается от сотрудников ГАИ? Они счи-
тают основными красный, жёлтый и синий цвет, а не зелёный,
как предусматривают правила вождения автомобиля. Именно бла-
годаря смешению этих цветов можно получить любые оттенки спек-
тра. .
С детства мы знаем, что наложеннем жёлтой и синей краски
можно «синтезировать» всё тот же зелёный цвет, «смешиваннем»
жёлтого и красного цветов можно получить оранжевый, а компози-
ция красного и синего даёт фиолетовый цвет.
У физиков всё выглядит ещё более запутано. Наложенне спек-
трально чистых
цветов может да-
вать совсем не-
ожиданные .ре-
зультаты. Так,
комбинация мо-
нохромного жёл-
того и синего
света приводит к
получению не зе-
лёного, пак в
случае смешения
красок, а белого
света. У «спектралыциков» такне цвета называются «дополнительными». Например, зелёный цвет является дополнительным к красному, а оранжевый - к голубому.
синий
Глава !7. Цветовые вариации на тему
311
Эти таинственные кюмбинации цветов нам ещё пригодятся для грамотного размещения пиротехничесхих фигур при устройстве фейерверков. А пока, чтобы не запутаться в приготовлении «цветовых коктейлей», используйте магический Круг.
17.7. КогДа всем всё фиолетово
ДУ ооружившись глубокими научными рекомендациями, пожа- —ЛЛ дуй, теперь Вы и сами смогли бы «синтезировать» фиолетовый огонь. Опытные пиротехники получают его, смешивая составы синего и красного пламени (сост. 622-624, табл. 33). Преобладанне красного оттенка позволяет приготовить сиреневые и даже лиловые огни.
Таблица 33. Сигнальные составы фиолетового огня
—_
619
620
621
622
623
624
625
Калия нитрат
39
37
Калия хлорат
26
30
48
67
70
60
Калия перхлорат
• 57
Калия карбонат
12
Стронция карбонат
4
6
Стронция оксалат
7
5
Меди (II) оксид
10
9
37
Малахит
8
8
Сера
25
24
22
16
Алюмо-калневые квасцы
16
12
Идитол
11
12
11
Г ексахлорзтан
6
5
Некоторые химическне элементы и в том числе соли калия окрашивают пламя в фиолетовый цвет, причём, наиболее ярко он проявляется в восстановительной среде, то есть, в смесях с отрицательным кислородным балансом (сост. 619-625). Как правило, калийное пламя малоинтенсивное и самостоятельиого зиачеиия не имеет. Его оКраска легко маскируется другими веществами, особенно солями иатрия.
Красивое фиолетовое пламя, даже с красноватым оттеиком, достигается излученнем оксида меди CuO при низких температурах сгорания составов (сост. 619-621).
312
Часть 1. Опасное знакомство
Рубидий, галлий и цезий окрашивают пламя в фиолетовый цвет, но в виду низкой доступности в пиротехнике они не применяются.
17.8. Оранжевое небо, оранжевый верблюд
акне сигнальные огни скорее исключенне в арсенале основ-
ных цветов пламени, их применяют реже остальных. Оран-
жевый цвет огня получают сложеннем красного и жёлтого оттенков
(табл. 34). Пиротехническне смеси этого типа в качестве носителя
жёлтой окраски чаще остальных включают негигроскопичный окса-
лат натрия Na2C204 в комбинациях с оксалатом SrC2O4 (сост. 626)
или карбонатом стронция SrC03 (сост. 627) либо мелом (сост. 628).
Основным окислителем подобных композиций является берто-
летова соль, которая к тому же
резко снижает температуру вос-
пламенения этих пиротехничес-
ких составов.
В качестве горючей добав-
ки в сигнальных звёздках оран-
жевого огня обычно использу-
ют идитол, который также вы-
ступает цементатором.
Таблица 34. Сигнальные составы оранжевого огня
ISTo
626
627
628
Калия хлорат
52
59
54
Кальция карбонат
8
Стронция карбонат
12
Стронция оксалат
13
Натрия оксалат
17
20
25
Идитол
18
9
13
17.9. Сошёлся клином белый свет
(/ ’ елое пламя в спектральном отношении представляет собой до- вольно сложную картину. Прилежные школьники помнят, что его можно получить смешеннем красного, синего и зелёного световых потоков или ещё лучше - собрать воедино все цвета радуги. Теперь Вы знаете, что белый цвет можно создать наложеннем так называемых «дополнительных» оттенков, расположенных на противоположных сторонах магического цветового круга.
В формировании белого пламени огромную роль играет излученне раскалённых частиц окислов сгорающих металлов, в числе которых применяют магний, алюминий (сост, 629-632, табл. 35),
3!3
Глава 17, Цветовые вариации на тему
цирконий, тиТан, торий и даже лантан. Иногда используются их
церневые сплавы, например, состава СеА12.
Таблица 35. Сигнальные составы белого огня
% —
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
Калия нитрат
45
33
57
67
81
Калия хлорат
58
90
77
40
Бария нитрат
35
66
18
41
73
57
20
Аммония пикрат
30
Свинцовый сурик
4
Железный сурик
20
Сурьмы (III) сульфид
13
Олова (IV) сульфид
14
18
Сера
25
15
20
Уголь древесный
3
19
23
Магнневые опилки
10
30
7
6
Сурьма
10
16
Идитол
10
Шеллак
4
17
11
Парафин
10
Канифоль
7
Более доступные пиротехническне смеси, содержащне ферросилиций или кремний с переКисью бария нашли широкое примененне icaK в качестве осветительных, так и сигнальных средств.
Ииогда в составах белого огия в Качестве «отбеливающих» окислителей используют— нитраты свинца и бария или их оксиды, в результате термичесКой диссоциации которых в пламени начинают излучать свет молекулы РЬО и ВаО.
Учитывая, что и атомарное излученне бария для белого пламени является оптимальным, пожалуй, наиболее эффеюивиой сигиальной смесью следует признать высокотемпераТурный магиневый состав 630.
Старые рецепты составов белого огня в основном построены на применеиии сурьмы (сост. 632, 633), мышьяка и олова в свободном состоянии либо в виде сульфидов, например, антимония Sb2S3 (сост\ 634), реальгара As2S3, герценбергиТа SnS и дисульфида олова SnS2 (сост. 635, 636). Несмотря на Красоту создаваемого пла- мени, эти иизкотемпературиые смеси не могут развивать большой
314
Часть 1. Опасное знакомство
силы света и больше подходят для фейерверКов, а не для сигнализа- ции.
Главным преимуществом сигнальных составов белого огия перед другими является их химическая доступность. Даже если у Вас нет магния, цирКония или лантана, задачу можно решить намного проще. Неплохне результаты даёт сжиганне парафина (сост. 637) или древесного угля (сост. 638, 639) в среде сильных охислителей: иитрата или хлората палия. Средняя скорость гореиия таких Компо- зиций в прессоваином виде 0,9-1 мм/с. Ещё более яркне сигнальные составы образуются при добавлении К таКим смесям оКсида железа (сост. 640).
17.10. Проявители полёта
(111 ак уж бывает, что пуля легче летит вперёд, чем в иужном
U JL L иаправлении, поэтому для того, чтобы сделать видимой
траекторию её полёта (или снаряда) изобрели трассирующне со-
ставы (табл. 36).
Таблица 36. Составы белой и красной (*) трассы
641
642
643
644
645
646
647
648
649
Бария нитрат
42
55
49
65
55
33
65
69
Бария пероксид
30
47
10
Магнневые опилки
19
22
35
36
25
35
17
25
31
Шеллак
6
10
15
10
3
Канифоль
10
Нафталин
21
Гексахлорэтан
60
%~ ——
650
651-
652
653
654
655
656*
657*
Бария нитрат
79
12
50
Бария пероксид
67
75-95
Бария хромат
80
Стронция нитрат
60
Стронция пероксид
70-90
Кальция резинат
5-20
Цинка стеарат
1-10
Железный сурик
80
Магнневые опилки
19
20
35
5-25
20
20
30
МО
Идитол
1
15
Шеллак
2
Олифа
10
Глава 17. Цветовые вариации на тему
315
В своё время с этой целью использовались дымообразующне трассеры с белым фосфором либо пламенно-дымовые смеси магния с гексахлорэтаном в присутствии нафталина (сост. 641). В настоящий момент применяются исключительно огневые составы, по рецептуре близкне к: осветительным и некоторым сигнальным композициям.
Научно установлено, что чувствительность нашего глаза к красным лучам почти в два раза выше, чем к зелёным и в три раза, чем ic белым.
Учитывая малый объём загружаемого трассирующего состава, используются медленногорящне смеси, образующне очень яркое пламя. В качестве горючего в основном применяется магний (реже алюминий). Из окислителей употребляют нитрат бария (сост. 642- 652), натрия и калия. В числе таких смесей германскне составы для бронебойно-трассирующих пуль (сост. 642) и снарядов (знаменитый «рейнметалл», сост. 649), а также русскне составы Циалова для трёхлинейных пуль (сост. 648). Сила света наиболее ярких трассирующих композиций подобного состава превышает 3800 св. (сост. 644).
Для облегчения их воспламенения дополнительно вводят перекись бария ВаОз (сост. 642, 647, 651, 653) либо его хромат ВаСЮ4 (сост. 654).
Французскне разработчики для трассы белого огня одно время даже использовали магнневый термит (сост. 655).
В трассирующих составах Красного огня используют нитрат стронция (сост. 656) и его перекись Sr02, как, К примеру, в американских трассирующих пулях (сост. 657).
316
Часть 1. Опасное знакомство
В Качестве связующего Компонента при запрессовКе подобных пиротехничесхих смесей используют шеллах, фенолформальдегидную смолу, резинат Кальция или стеарат цинКа, Который К тому же снижает их гигроскопичность.
Для большинства, приведенных в таблице 36 трассирующих составов, удельная световая энергия лежит в традиционных пределах 4400-6500 ев. х с/г. Обычио, в полёте скорость горения трассирующих составов увеличивается в несколько раз, К тому же приходится учитывать сильное охлажденне пламени, поэтому главную оценКу их хачества дают полигонные испытания.
Глава 18. А я еду за туманом
18.1. Ск&озъ туман кремнистый путь
блестит
Д) ообще-то говоря, туман - явленне неприглядное. Мало того, ЛЛ что он отдаёт сыростью, таК ещё и мешает движению транспорта. Но иногда и он полезен...
Под гожровом густой дымовой завесы армада танков союзников прорвала немецКую оборону и перешла в решительное наступленне. Taic, массовое примененне маскирующего дыма решило исход первой мировой войны на Западном фронте. Для создания такого шлсусствеиного тумана был использован белый фосфор, образующий при сжигании взвесь фосфорного ангидрида и метафосфорной кислоты, превосходя по густоте и «Кроющей силе» большинство традиционных дымообразователей.
Дым представляет собой тончайшую аэрозольную взвесь твёрдого вещества в воздухе. Если же дисперсная фаза - жидкость, то такая система называется «туманом». Устойчивость подобных аэрозольных систем сильно зависит от степени дисперсности взвешенных частиц.
Тахне аэрозоли можно «приготовить» КаК путём диспергирования (измельчения) веществ (например, при контакте воды с вибрирующим пьезоэлементом в системах туманообразователей для до
Глава 18. А я еду за туманом
317
машних водоёмов), таК и их хонденсацней. Второй метод позволяет
получить более тонКую взвесь, причём, применяется каК термиче-
сКая возгонКа дымообразующих веществ, таК и их образованне в
ходе химичесхой реахции.
Природный туман образуется при переохлаждении воздуха и
Конденсации в нём мельчайших КапелеК воды. Артисты эстрады до-
биваются подобного эффекта, устанавливая на сцене сосуды с
«жидКим» азотом.
Густой белый аэрозольный туман предельно просто получить,
приоткрыв флаКон с тетрахлоридом олова SnCl4, представляю-
щим собой тяжёлую (d = 2,23) бесцветную жидшсть, реагирующую
с парами воды в воздухе. Если же хоть Капля этого продукта упадёт
на землю, возникнет плотная белая тучКа. В военных целях такая
завеса применяется редКо, прежде всего, из-за высоютй себестоимо-
сти. Тот же эффект наблюдается при сгорании в среде хлора пла-
стинох станиоля (тонких оловянных листов, в хоторые иногда заво-
рачивают шоКоладные Конфеты).
Летучне жидкости - тетрахлорид кремния SiCL и титана
TiCL также используются в Качестве современных дымообразовате-
лей. Лепсо гидролизуясь на воздухе, они образуют густой белый
дым из частичек соответствующих оксидов:
SiCl4 + Н20 —► Si02 + НС1 и TiCl4+H20-^ Ti02+HCl
С помощью специального дыма можно устроить картину
зимнего сада
. даже в летнюю
/!\ жару. Букет из
веточек хвой-
ных деревьев и плот-
ных цветов мы укра-
сим химическим ине-
ем. Для этого накроем
их стеклянным колпа-
ком, например, трёх-
литровой банкой с
выпавшим дном, и по-
местим на противень,
в качестве которого
318
Часть 1. Опасное знакомство
вполне подойдёт тонкий металлический лист. В центре пластинки насыпаем горстку бензойной кислоты, а под конструкцней зажжём спиртовую горелку. Выше 250°С кислота начнёт испаряться, покрывая растения мелкими белёсыми кристалликами, напоминая о зиме.
В числе наиболее применяемых на сегодняшний день дымооб- разователей остаётся хлористый аммоний (нашатырь), сублимация которого начинается уже при 200°С. Из органичесхих дымообразующих веществ используются парафин, машинное масло и хонден- сированные ароматическне углеводороды: нафталин, антрацен и фенантрен (табл. 37).
Таблица 37. Дымовые маскировочные (белые и серые) составы
%■
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
Кадия нитрат
10
54
45
58
Калия хлорат
20
67
20
45
41
43
43
51
Магния карбонат
2
Цинковые опилки
28
Цинка оксид
22
Аммония хлорид
50
23
40
33
43
41
Сера
8
7
10
Уголь древесный
10
7
10
10
8
10
8
Нафталин
20
3
20
28
40
22
25
41
Антрацен
30
Канифоль
26
14
14
Гексахлорэтан
50
%~~~
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
Калия нитрат
40
Калия хлорат
29
14
47
44
Натрия хлорат
10
16
И
9
9
Сода пищевая
1
Магния карбонат
8
.Цинковые" опилки
67
25
35
32
34
35
35
38
34
40
Цинка оксид
20
6
Бура
8
Аммония хлорид
10
9
9
7
9
Сера
*
15
И
Уголь древесный
3
5
9
Кизельгур
5
4
2
3
10
3
Канифоль
29
Тетрахлорметан
50
41
41
40
40
41
40
Г ексахлорэтан
33
30
48
Глава !8, А я еду за туманом
319
В начестве горючего в составах масхирующих дымов чаще всего применяют древесный уголь и, реже, серу. Частично функцию горючего выполняют органическне дымообразователи, причём, продукты сгорания нафталина и антрацена могут окрашивать дым в серый и даже чёрный цвет. Основными онислителями подобных систем выступают хлораты калия и натрия, а также нитрат калия.
Классичеосим примером дымовых составов, основанных на воз- гонхе, является смесь Ершова (сост. 658) и быстрогорящая Горбова (сост. 659).
При горении тетрахлорметана (четырёххлористого углерода) или гексахлорэтана с цинхом (сост. 669-671) образуется серый дым, состоящий из конденсированных паров хлористого цинка с примесью углерода (смесь Бергера, сост. 671). В присутствии хлоратов, способствующих окислению углерода, в ходе подобного разложения образуется белый дым (сост. 672-680).
В числе удачных галогеноводородов для реакции Бергера таКже используются октохлорпропан, пентахлорбензол и гексахлорбензол. Применеине жидкого тетрахлорметана ограничено ттжсичностыо его паров и необходимостью дополнительного введения в дымовой состав специальных поглотителей (опись цинка, Карбонат магния, кизельгур и др.).
320
Часть 1. Опасное знакомство
Маскирующне составы белого дыма, которые в качестве восстановителя вместо металлического цинка включают более дешёвый древесный уголь, первыми предложили американскне разработчик (сост. 679).
В Кинематографе помимо описанных выше, часто используют сравнительно безвредные смеси хлората Калия с хло- ридом аммония на Канифольной основе (сост. 665-667). К сожалению, длительное храненне таКих составов да ещё во влажной среде опасно из-за возможиого образоваиия очеиь взрывчатого хлората аммония NH4CIO3.
Во избежаине воспламенеиия дымовые составы должиы сгорать без доступа хислорода, для этого их помещают в мешКовину либо металлический или Картонный Корпус с отверстиями.
18.2. Сиреневый туман над нами проплывает
Д)аздался глухой выстрел, и на ясном солнечном небе неожидан- зУГ но появилась странная тучКа, а уже через несхолысо секунд из неё в разные стороны потянулись цветные щупальца. Этого чудного зверя стало видно на многне километры... Именно таК, с помощью цветного дыма можно передавать сигналы в дневное время на большое расстоянне (табл. 38).
Гтява 18, А я еду за туманом
321
Добиться чёрной окраски дыма можно, увеличив в составах содержанне нафталина либо антрацена, а также повысив температуру их разложения. Для этого в смеси Бергера вместо цинка вводят металлический магний (сост. 682, 683) или алюминий (сост. 684).
Таблица 38. Составы цветного дыма
Не
%
682
683
684 685 686
687
688
689
690
691
Чёрные
Красные
Калия нитрат
10
Калия хлорат
45
50
52
20
26
29
Сурьмы (Ш) сульфид
7
Уголь древесный
15
10
3
15
Опилки древесные
5
Порох бездымный
14
Пороховая мякоть
50
Алюминневая пудра
9
Магнневые опилки
19
18
Нафталин
21
2
40
35
32
Антрацен
23
5
Парафин
5
Идитол
6
Лактоза
20
32
Сахароза
26
Дёготь
20
Паратонер
60
Родамин Б
39
а-Нафтол
14
Ализариновый красный
48
Гексахлорэтан
60
59
56
692
693
694
695
696
697
698
699
700
Красные
Калия нитрат
25
Калия хлорат
27
15
35
30
23
30
33
Калия перхлорат
25
Натрия бикарбонат
19
Сурьмы (III) сульфид
20
Сера
11
Опилки древесные
35
Лактоза
20
25
28
17
24
Сахароза
28
Декстрин
5
Парато нер
65
31
60
31
Родамин Б
50
40
1 1
1 1
40
43
Метиламиноантрохинон
43
322
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 38. Продолженне
701
702
703
704
705
706
707
708
709
Оранжевые
Жёлтые
Калия хлорат
20
II
25
40
40
30
35
30
Аммония бихромат
35
Аурипигмент
40
Свинна диоксид
50
Опилки древесные
50
Магнневые опилки
15
Лактоза
14
30
20
20
25
20
Сахароза
20
Родамин Б
20
Хоизоилин
75
45
14
10
10
Аминоазобензол
40
Аурамин
30
26
40
Жицопанж
20
710
711
712
713
714
715
716 717
718
Жёлтые
Калия нитрат
30
34
40
Калия хлорат
33
34
31
25
30
21
Натрия бикарбонат
29
Мышьяковистый ангидо.
31
Ауоипигмент
55
27
CeDa
15
29
9
Лактоза
24
25
25
Сахароза
13
20
Хоизоилин
9
56
Акрамин
34
41
33
38
Судан I
50
3
н-Нитпоанилин
50
Стеклянный порошок
6
719
720
721
722
723
724
725
726
Коричневые
Зелёные
Калия нитрат
40
20
Калия хлорат
33
34
35
35
34
Меди (II) оксид
50
Свинца диоксид
35
Сурьмы (ГГ1) сульФил
20
CeDa
20
Уголь доевесный
10
Пороховая мякоть
20
Магнневые опилки
15
Парафин
5
Лактоза
26
25
25
25
25
Супраминовый кооичн.
45
Индиго
26
14
28
28
14
Аурамин
15
12
27
Аурипигмент
27
12
20
Глава 18, А я еду за туманом
323
Таблица 38. Продолженне
№
%
727
728
729
730
731
732
733
Синне
Калия хлорат
30
25
25
40
35
35
35
Аммония бихромат
7
Лактоза
15
15
25
25
5
Сахароза
В
Декстрин
20
Индиго
60
40
40
Метиленовый синий
20
40
40
60
Метилфиолет
50
Также используются высокотемпературные составы с повы-
шенным содержаннем хлората калия и без хлористого аммония, в
которых происходит неполное сгоранне конденсированных углево-
дородов (сост. 685-687). А в некоторые смеси даже вводят пирокси-
линовый (сост. 684) или дымный порох (сост. 688).
Для цветной окраски дыма используют возгоняемые красители:
ализарин, паратонер и родамин Б (красный); Судан IV (малино-
во-красный); хризоидин, аурамин и реальгар (жёлтый); Судан I -
жироранж (оранжевый); супрамнн (коричневый); тмонин голу-
бой (голубой); метиленовый голубой, индиго (синий); кристал-
лический фиолетовый, метилфиолет (сине-фиолетовый).
С целью получения дыма устойчивого зелёного цвета часто ис-
пользуют комбинацию синих и жёлтых пигментов, а так-же смеси
аурамина с малахитовым или бриллиантовым зелёным.
Во избежанне разрушения красителей снижаюТ температу-
ру реакции смеси, вводя в качестве горючего углеводы:
лактозу, сахарозу, крахмал и даже древесные опилки.
Как правило, цветные дымовые составы включают тщательно
измельчённые и перемешанные компоненты: окислитель (30+10%),
горючее (20+5%) и пигмент (50+10%). Можете попробовать.
пт
Я L I
Глава 19. Даёшь безопасные шведскне
спички в каждую шведскую семью!
редставляете, не так давно — два столетия назад, когда спички
ещё не изобрели, а о существовании газовых зажигалок не
324
Часть 1, Опасное знакомство
догадывались, каждому курильщику приходилось носить в карма-
не не только папиросы с надписью «Минздрав предупреждает», но и
громоздкое огниво с фитилём. Причём, процедура получения с его
помощью огня напоминала целый ритуал, поэтому число
курильщиков было значительно
меньше, чем сегодня.
Знаменитый английский химик Роберт Бойль (1627-1691) не мог с этим смириться ив 1681 г. погрузил лучину в раствор серы с белым фосфором, новый способ получения которого он изобрёл накануне (1680). Так появились первые спички, но радоваться было рано - они загорались при высыхании.
Его земляк - аптекарь по имени Джон Уокер пошёл дальше и предложил более практичные спички, которые воспламенялись лёгким треннем между складками бумаги с толчёным стеклом.
Как известно, спичечная мануфактура ведёт свою родословную с 1833 г., когда немецкий химик Камерер продал венским фабрикантам Ремеру и Прешелю секрет фосфорной массы, легковоспламеняющейся при трении о шероховатую поверхность. Ковбои в кино обычно с этой целью используют подмётку или посадочную область своих джинсов.
Спичечные головки формировали из серы, покрытой смесью белого фосфора с двуокисью марганца и сурика. Для изготовления
Глава 19. Даёшь безопасные шведскне спнчкн в каждую шведскую семью!
325
более дорогих спичек употребляли диоксид («перекись») свинца
РЬ02, некоторые красители (берлинсКую лазурь, крон, ультрамарин
и др.) и даже цветные лаки (табл. 39).
Содержанне белого фосфо-
ра в таких спичках составляло
всего 6-18% и, в зависимости от
входящих ингреднентов, чаще
всего они имели коричневый
(сост. 734), красно-коричневый
(сост. 735), ярко-красный (сост.
736) и даже синий цвет (сост.
737) .
jgm. Сегодня подобные спички
(ЭДШ большая редкость, но
увидеть, как они загора-
ются, Вы сможете, если
приготовите 0,5 г (не
больше!) смеси диоксида
свинца с серой (10:1) и
попытаетесь этот состав
растереть в ступке (осторож-
но!). Смесь сразу воспламенится с характерным треском и разбра-
сываннем искр:
2РЬ02 + S —> S02 + 2РЬО
Ещё большую механическую чувствительность проявляет
пиротехническая композиция диоксида свинца с красным
А фосфором (20:1), для воспламенения которой порой доста-
точно простого перемешивания ингреднентов. Для более
эффектного горения спичек, обычно содержанне фосфора
увеличивают до соотношения 7:1 ши 8:1. В подобных спич-
ках старого образца использовалась белая разновидность
фосфора:
5РЬ02 + 2Р —> Р205+ 5РЬО
Специально для чувствительных дам в некоторых составах спи-
чек сера, с её «дурным» запахом, заменялась воском, стеарином или
парафином.
326
Часть 1. Опасное знакомство
Такне спички хорошо переносят сырость, и Вы тоже можете использовать подобный приём, отправляясь в поход или на рыбалку. Достаточно каждую спичку окунуть в расплавлениый парафин (~50°С) и дать ей остыть в течеине нескольких секунд.
Таблица 39. Воспламенительные составы
% '
734
735
736
737
738
739
740
741
742
Калия хлорат
27
54
59
52
54
Калия бихромат
5
6
5
Цинка оксид
16
Марганца диоксид
6
6
Свинца диоксид
52
57
Свинца персульфат
48
Железный сурик
55
56
6
2
6
Сера
3
8
6
3
Уголь древесный
1
Фосфор белый
7
8
7
7
Мел
2
1
Гуммиарабик
10
10
Канифоль
1
Декстрин
41
37
33
34
Камедь трагакантовая
5
3
2
2
3
Ультрамарин
2
Крапплак
2
Стекло
20
12
20
10
12
Клей
8
8
% "
743
744
745
746
747
748
749
750
751
Калия хлорат
50
53
49
57
53
47
89
Калия бихромат
2
1
2
6
2
Цинка оксид
5
2
4
Марганца диоксид
4
1
6
Железный сурик
6
15
3
12
15
Сера
4
4
7
2
4
Сурьмы (III) сульфид
40
4
25
Уголь древесный
4
Фосфор красный
24
54
Мел
4
Гуммиарабик
7
Идитол
25
Декстрин
32
14
Камедь трагакантовая
2
Крапплак
1
6
Стекло
22
18
16
10
5
17
Клей
10
15
13
16
11
Глава 19, Даёшь безопасные шведскне спички в каждую шведскую семью! 327
Таблица 39. Продолженне
752
753
754
755
756
757
758
759
760
Калия хлорат
60
Цинка оксид
3
3
2
7
2
Марганца диокеид
9
4
Железный сурик
18
15
10
13
2
Сурьмы (III) сульфид
30
35
33
28
42
33
40
Уголь древесный
1
Фосфор красный
31
29
25
33
31
41
56
Мел
2
2
Идитол
10
20
20
Стекло
3
3
3
10
3
24
40
Клей
19
14
27
40
7
17
^___№
761
762
763
764
765
766
767
768
769
Калия нитрат
72
65
51
Калия хлорат
77
70
Калия перманганат
55
85
82
Аммония нитрат
77
Аммония хлорид
15
Марганца диоксид
6
Сера
15
16
13,5
19
Сурьмы (III) сульфид
19
9
Реальгар
II
9
Уголь древесный
15
1
фосфор краеный
23
Цинк
8
Железо
30
Сахароза
30
18
Шеллак
2,5
Декстрин
6
Стекло
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
Калия нитрат
75
33
30
81
Калия перманганат
53
Бария нитрат
45
68
30
Бария пероксид
88
80
Свинцовый сурик
60
Железный еурик
69
Сера
11
Уголь древесный
15
13
Магний
32
26
12
20
4
31
40
Железо
47
Шеллак
11
1
Бакелит
15
Идитол
10
328
Часть 1. Опасное знакомство
Таблица 39. Продолженне
%
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
Калия нитрат
75
50
Калия хлорат
25
66
12
50
Калия перхлорат
70
Калия перманганат
50
Бария пероксид
12
70
90
Магния пероксид
50
Марганца диоксид
68
Сера
10
Алюминий
15
15
18
3'4
18
50
50
10
Магнии
17
15
Железо
50
Идитол
10
Фосфорные спички (или как их называли наши предки «сернычки») часто самовоспламенялись и служили причиной отравлений, особенно кюгда после обеда их использовали вместо зубочистки.
Появившнеся спички на основе сесквисульфида фосфора P4S3, серноватистокислого (тиосульфата) свинца РЪ82Оз и его персульфата PbS208 (сост. 738), также отличались высокой механической чувствительностью и без труда воспламенялись треннем о любую поверхность. Повышенная взрывчатость таких спичек приводила к тому, что при их зажигании во все стороны разлетались горящне искры, почти как от бенгальских огней.
Применявшнеся одно время «бесфосфорные» спички Бертолле тоже не прижились, поскольку для их воспламенения требовалась концентрированная серная кислота. Назвать эти спички «безопасными» вряд ли уместно, так как их головка формировалась из взрывчатой смеси Матюкевича (сост. 35), детонирующей при лёгком ударе.
С момента открытия в 1847 г. венским химиком Шретером аморфного красного фосфора, неядовитого и трудно воспламеняемого, изобретатели спичек: обратились к нему. Но лишь в 1866 г. в Швеции появились первые безопасные спички, долгое время известные под именем «шведских» да и то, фосфора в них не было. Спичечная головка состояла из смеси бертолетовой соли с серой
Глава 19, Даёшь безопасные шведскне спички в каждую шведскую семью!
329
(сост. 739-742) и воспламенялась треннем о поверхность, содержа-
щую храсный фосфор (сост. 743, 744).
Новые бесфосфорные спичхи загорались не так эффектно,
[$-Ф+] зато были абсолютно безопасны, если не давать их малень-
ким детям.
Чтобы отучить поль-
зователей от спичек с
белым фосфором в ряде
государств, в том числе в
России, на эту продук-
цию был введен высокий
акцизный налог, а в не-
которых странах, напри-
мер, в Дании с 1875 г. за
изготовленне таких спи-
чек можно было угодить
за решётку. Окончатель-
ный приговор состоялся
в 1906 г., согласно реше-
нию международной конвенции о запрещении их производства.
Некоторое время даже выпускались «экономичные» шведскне
спички, представлявшне собой некий гибрид. Внешне они не отли-
чались от традиционных фосфорных и при желании зажигались
(правда, с трудом) о любую поверхность, хотя легче это было сде-
лать о специально обработанные бумажные кульки, в которых они
продавались.
Безопасные спички раздельного нанесения горючего состава,
несмотря на приоритет газовых зажигалок, широко применяются и
сегодня. В состав головок таких спичек входят:
окислители (бертолетова соль, железный сурик, хромпик, хро-
мат бария, двуокись марганца);
горючне материалы (сера, сульфид сурьмы, уголь);
цементаторы (идитол, клей костный и мездровый, гуммиара-
бик, декстрин, различные камеди);
наполнители, повышающне чувствительность смеси к трению
(толчёное стекло, песок);
330
Часть 1. Опасное знакомство
флегматизаторы, уменьшающне скорость горения и облегчаю-
щне воспламененне древесины (мел, цинковые
белила, канифоль);
красители (сост. 745-752).
Тёрочные составы чаще всего вюиочают красный фосфор,
сульфид сурьмы и стрелянный порошок. Чуть реже добавляют су-
рик, опись цинка, двуокись марганца и даже уголь (сост. 753-759).
Иногда тёрку покрывают смесью антимония, стеклянного порошка,
идитола на спирту (2:2:1) и «опудри-
вают» красным фосфором (сост. 760).
Реже воспламеняющую поверхность
обрабатывают красным фосфором с
углем.
В период второй мировой войны
человек по имени Раймонд Кади изо-
брёл для спичек особое покрытне, со-
храняющее их воспламеняемость да-
же после длительного пребывания под
водой.
Спички, содержащне железный сурик, очень просто отличить от остальных. После сжигания их головка начинает притягиваться магнитом, так как при высокой температуре оксид железа меняет кристаллическую модификацию на ферромагнитную. При случае проверьте.
Глава 20. Абдула, поджигай!
С
овременные воспламенительные средсТва используются не
только для зажигания сигарет и газовых конфорок, но и приве-
дения в действне пиротехнических изделий. Их назначенне заклю-
чается как в образовании и передаче теплового импульса, так и за-
держке воспламенения основного состава (табл. 39).
Тёрочные или как их ещё называют «фрикционные» смеси,
подобные тем, что применяются в производстве спичек, занимают
важное место в арсенале таких средств. Эти составы облегчают экс-
плуатацию пиротехнических изделий, хотя некоторые из них весьма
чувствительны к механическому воздействию и опасны в обраще-
Глава 20. Абдула, поджигай!
331
нии. В их защиту следует отметить, что ёлочную хлопушку всё же
удобнее приводить в действне,
дёргая за шнурок, а не поджигая
спичКами.
Фрикционные составы быва-
ют пак раздельного нанесения
(типа безопасных спичек), таК и
смешанные. С простейшей из
таКих смесей (бертолетова соль -
красный фосфор 3:1, сост. 761)
Вы уже знакомы с детства. У
«них» её называют «запал Амс-
тронга». Подобным составом
снаряжаются пистоны, митралье-
зы с конфетти (по-простому хло-
пушки), а также сигнальные раке-
ты, авиационные сигналы, дымовые шашки и другне пиротехниче-
скне изделия. Иногда к этому составу добавляют сульфид сурьмы.
Обычно, смесь на декстриновом клее
наносят на бумагу, суровую нитку или
ленту и воспламеняют, протягивая через
узкое отверстне или посредством удара.
В своё время школьники-хулиганы
таким влажным составом начиняли не-
большне бумажные трубочки, и после
высыхания пугали ими одноклассниц,
ударяя об пол или подкладывая под
ножку стула.
Кое-кто из них при этом сжёг
себе ресницы и чуб, а те, кто
носил такне «взрывпакеты» в
кармане брюк, пострадали
серьёзнее.
Если всё же Вы решитесь повторить
их глупость, не забудьте, что измель-
чённые компоненты можно смешивать только в малых количествах,
предварительно смочив их водой, квасом или клеем и обязательно в
332
Часть 1. Опасное знакомство
защитной масКе, закрывающей чуб и глаза! Носить такне готовые
изделия в карманах брюк не обязательно!
В 1937 г. запатентован германский фрикционный состав, со-
держащий церий-магнневый сплав с перекисью стронция. Различ
ные сплавы лантаноидов широко применяются в качестве искри-
стых тёрочных материалов, в том числе выполняя функцию «крем
ня» в зажигалках. Представляете подметай из такого материала?
Знаменитый запал Н.И. Кибальчича (сост. 762) также вое
пламеняется при ме-
ханическом воздей-
ствии. Например, до-
статочно наступить
на имитационный
дымовой фугас, что-
бы серная кислота из
лопнувшей стеклян-
ной трубочки (1) по-
дожгла смесь берто-
летовой соли с саха-
ром (2), приведя в
действне через по-
роховой шнур (3)
дымовой состав (4).
Аналогично воспламеняется запал, состоящий из бертолетовой соли с серой (смесь Матюкевича, сост. 35). Можно использовать смеси перманганата калия с серой (6:1, сост. 764) или сахарозой (4:1, сост. 765) и также воспламенять их серной кислотой, но следует иметь в виду, что оба состава с серой очень чувствительны и могут загореться даже без кислоты при трении или ударе.
Для воспламенения йод-цинкового (1:4) и йод-алюминневого запала (1:6) или смеси цинка с аммиачной селитрой и хлоридом аммония (сост. 766) достаточно капнуть на них водой.
Более замедленно действует перманганаТ-глицериновый запал: безводный глицерин из разбившейся ампулы в контакте с порошком перманганата калия воспламеняется в теченне 20-30 с.
Смеси тиосульфата натрия, хлората калия, серы с гигроскопичными солями типа хлорида цинка «срабатывают» лишь через время.
Глава 20. Абдула, поджигай!
333
Для поджигания «южгейля Молотова» не обязательно прикладывать стеклянную ампулу с белым фосфором. Иногда для этого используют надёжный запал из двух пробирок отдельно с юэнцен- трированной серной Кислотой и перманганатом Калия. Образующийся при ударе и их взаимодействии марганцевый ангидрид прекрасно воспламеняет любую «органиКу». Ещё проще пропитать х/б фитиль раствором хлората калия с сахаром (1:1) и высушить, а в «коктейль» осторожно влить концентрированную серную Кислоту.
Многне органическне растворители загораются при юэнтакте с концентрированной азотной ююлотой. В этом несложно убедиться, проведя следующий эксперимент.
А
В стеклянную банку насыпают небольшой слой песка и ста-
вят фарфоровый ти-
/V гель, в который вли-
АтЛ вают по 2-3 .мл кон-
центрированных сер-
ной и азотной кислот.
Банку накрывают крышкой
с отверстнем по центру.
Несколько капель скипидара
с помощью пипетки осто-
рожно приливают к нитро-
смеси. Происходит вспышка
и выделяется много копоти.
Большинство воспламе-
нительных составов по-
строено по типу дымных
порохов (сост. 767-771), Ко-
торые в качестве основного окислителя содержат иитрат калия, час-
то в юэмбииации с иитратом бария, а в числе горючих материалов
серу, древесный уголь, сульфиды сурьмы и даже мышьяка.
Пороховым составом начиняется бикфордов шнур - главный
огнепровод для воспламенеиия горючих составов и капсюлей-
детонаторов. Ои состоит из горючей сердцевииы, представляющей
собой слабо спрессоваииый зериёииый шнуровой порох, через юэ-
торый проходит направляющая хлопчатобумажная нить и несколь-
ко льияиых, используемых для равиомериого распределеиия соста-
334
Часть 1. Опасное знакомство
ва. С целью предохранения от влаги сердцевина заключается в три оплетай льняной или хлопчатобумажной пряжи.
Для большей герметизации его наружные слои пропитывают водонепроницаемыми веществами: асфальтом, парафином, гуттаперчей или битумной смолой. Выпускают бикфордов шнур трёх типов: белый для сухих работ, чёрный для влажных и гуттаперчевый или пластиюэвый жёлтого цвета для работ под водой. Шнур имеет диаметр 5,5 мм и горит с постоянной схоростью 1 см/с с допустимым отклоненнем 10%.
Работая с этим огнепроводом очень важно не перепутать его с детонирующим шнуром (ДШ), который взрывается со сюэростью 7-8 Км/с и применяется для одновременного подрыва нескольких зарядов. ТаКой шнур имеет сердцевину из бризантного вещества с направляющей нитью в ней. Сердцевина заключена в льняную или джутовую оплетау белого цвета с вплетенными в неё красными нитями и пропитанную парафином. Шнур может иметь Красную пластмассовую оболочКу.
Глава 20. Абдула, поджигай!
335
Упрощённый пороховой фитиль - стопин, применяемый в от-
крытом виде, представляет собой дымный порох, наклеенный на
хлопчатобумажную нить. Он широко применяется для изготовления
фейерверКов и имеет более высокую сюэрость горения (1 м стопи-
на сгорает за 20-27 с). Стопин, помещённый в бумажную, таК назы-
ваемую «проводную» гильзу, горит ещё быстрее.
Отличный огнепровод можно приготовить, пропитав бумагу
раствором сильного окислителя, например, нитратом, хлоратом или
перхлоратом калия. А что из этого может получиться, смотрите са-
ми. ..
К специально обработанному листу писчей бумаги в определён-
д ном месте подносят тлеющую спичку или папиросу, и он
/!\ буквально оживает. Огненное пятно, как кисть художника,
ползёт по бумаге, вы-
жигая причудливую
линию. Ещё минуту
терпения и вы сможе-
те прочесть засекре-
ченное посланне либо
разглядеть знакомый
силуэт.
Секрет этого чуда
прост. Достаточно
насыщенным раство-
ром калийной селитры
сделать сплошную над-
пись либо рисунок на
белой писчей бумаге, а
место поджигания по-
метить точкой. Высохшее посланне становится невидимым. Если
же Вы захотите «раскрасить» рисунок, используйте нитрат
стронция или бария. В этом случае бегущая строка окрасится в
карминово-красный либо зелёный цвет.
В «мирной» пиротехниКе широко используется тонкий пирок-
силиновый огнепровод, очень напоминающий по внешнему виду
вьетнамскую вермишель или нашу «Мивину». Он не боится влаги,
быстро сгорает, но может побеспокоить при сильном ударе.
336
Часть 1. Опасное знакомство
Для приведения в действне составов чёрного дыма применяют смеси Рэя, состоящне из перманганата Калия и восстановленного железа (сост. 772), в том числе с добавленнем древесного угля (сост. 763).
Поджиганне термичесКи менее чувствительных составов, в частности, осветительных, осуществляют воспламенительными смесями, усиленными магннем (сост. 773-781), Куда в качестве окисли- теля так-же добавляют пероксид бария (сост. 775, 776) либо двушсись марганца (сост. 780).
Термитные составы инициируют высокотемпературными воспламенителями, содержащими алюминий (сост. 780, 783-788) и даже железо (сост. 789). Иногда с этой целью применяют магнневые и алюминневые осветительные составы, например, «офорит» (сост. 466, табл. 25) или зажигательную смесь Бекетова (сост. 418, табл. 23) с двуокисью Кремния.
Для воспламенения труднозажигаемых пиротехнических композиций можете приготовить смесь серы с железными опшисами (4:7). Её красочное горенне больше напоминает фейерверка.
Поместите несколько граммов этой смеси на асбестовую / \ сетку и нагрейте в огне спиртовки под тягой или на открытом пространстве. Реакция протекает бурно с сильным разогревом и выбросом ярких огненных искр. Жаль, что такой состав не хранится из-за быстрого разрушения железа.
Особо «ленивые» пиротехническне составы зажигают, применяя несколько переходных воспламенительных смесей. К примеру, железо-алюминневый термит разбавляют серой (70:23:7) и эту плавленую смесь (диасит) поджигают обычной пороховой подмазкой.
Для взрыва бризантных веществ применяют капсюли-детонаторы, представляющне собой металлическую или картонную гильзу длиной 4,5-4,9 см и внутренним диаметром 6,3-6,5 мм, частично заполненную инициирующим составом высокой скорости детонации (табл. 40).
В своё время для этого широко использовался специальный ударный хлоратный порох с антимоннем (сост. 790); гремучая ртуть, усиленная бертолетовой солью (сост. 791, 792), селитрой (сост. 793) либо перекисными соединениями (сост. 794); а также соли пикриновой кислоты, азид и стифнат свинца (сост. 797).
Глава 20, Абдула, поджигай!
337
Таблица 40. Составы капсюлей-детонаторов
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
Калия нитрат
25
Калия хлорат
34
23,6
39
Бария нитрат
10
Ртуть гремучая
76,4
22
50
60
33
ТЭН
74,1
Тенерес
11
11,1
Тетразен
15
3
Свинца азид
97
75
15
14,8
Свинца стифнат
65
25
Тетрил
74
67
Бензоила пероксид
40
Сурьмы (III) сульфид
66
39
25
10
В современных ударных и воспламенительных составах часто применяется тетразен. Даже небольшая добавКа этого вещества резко повышает чувствительность стифната свинца К удару (сост. 795) и азида свинца К нахолу (сост. 796).
Хорошо зарехомендовали себя азидотетриловые (сост. 798), азндотэновые (сост. 799) и гремучертутнотетриловые детонаторы (сост. 800), взрывающнеся от огня бикфордового шнура или удара.
Глава 21. Сильные ухом
рёшь, не возьмёшь!» - раненный Василий Иванович Чапаев
отчаянно плывёт через Урал. Всё ближе и точнее ложатся
очереди белогвар-
дейсюэго пулемё-
та. .. Эти надры
Каждый помнит с
детства. Но мало
кто знает, что если
бы советсКне Ки-
но-пиротехниКи
ещё в 1934 г. таК
удачно не выпол-
нили «эффекты
ударов пуль о во-
338
Часть 1, Опасное знакомство
ду» стреляющими пробками, знаменитый артист Б. А. Бабочкин не
только бы не дотянул, КаК и его герой, до спасительно-
го берега, но и до звания «народного» (1963) и Героя
социалистичесКого труда (1974).
Современные имитационные пиротехническне
средства широко применяются в [синематографе, во-
енных учениях и даже демонстрации фейерверков. Для
получения сильного звукового эффекта типа взрыва
такне изделия (например, шлаги, выстрелы, петарды и
взрывпакеты) обычно снаряжают зернённым дымным порохом.
Ещё для обучения бойцов рабоче-КрестьянсКой Красной Армии
активно использовались особые 26-мм патроны и специальные
гранаты под мортирку
Дьякова, напоминаю-
щне по звуку разрыв бо-
евых снарядов, а также
имитационные фугасы,
дающне кроме громкого
звука цветной дым и
пламя.
Иногда для снаря-
жения звуКовых имита-
ционных изделий ис-
пользуют фотоосвети-
тельные смеси, которые
кроме шума от взрыва в
замкцутом пространстве
дают ослепительно-яр-
кую вспынпсу.
Некоторые шумовые изделия, в частности, шутихи, в момент
выстрела совершают причудливые акробатическне прыжки.
Вы не задумывались, почему пламя иногда гудит? Почему водород в пробирке иногда сгорает с завываннем, а чаще с хлопком или вообще молчит? Почему огонь в топке поёт, а расКалённые газы, вырывающнеся из сопла раКеты, свистят, угрожающе шипят или даже издают рёв, как: у реактивного самолёта?
Глава 21. Сильные ухом
339
Дело в том, что если частота колебаний, возникающих в зоне
огня, совпадает с собственной частотой колебаний Камеры сгорания,
то в силу резонанса мы услышим определённый шум. Примерно таК
же, как: дека гитары усиливает звуК её тихих струн. В частности, ес-
ли чистый водород
сжигать в тоническом
сосуде или даже сфе-
рическом, то «петь» он
будет намного громче!
л При желании
/!\ можно заста-
вить выть даже обыч-
ную газовую конфорку.
Достаточно накрыть
её проволочной сет-
кой, а чуть повыше
укрепить вертикально
металлическую трубу,
например, от кухонной
вытяжки или водо-
сточную. Чтобы она
запела, расстоянне от
раскалённой сетки до
трубы должно состав-
лять 1/4 её длины. —
Впервые такой по-
ющий «саксофон» предложил в XIX в. немецкий химиК Рийкс.
Когда В. В. Маяковский спрашивал: «А Вы ноктюрн сыг-
рать смогли бы на флейтах водосточных труб?» - он, на-
верняка, имел ввиду подобный эксперимент.
Но, оказывается, есть и обратная связь. Тонкое, очень длинное
(до 2 м) газовое пламя прекрасно реагирует на любой звуК (особен-
но высокочастотный). Подобно индийсКим йогам с помощью флей-
ты Вы сможете заклинать фонтан из струй такого огия.
| Перед этим потреиируйтесь: может Вам лучше подойдёт
II большая медиая труба, К примеру, каК у Незнайки.
340
Часть 1. Опасное знакомство
Для имитации свиста «падающей бомбы» не обязательно её
сбрасывать с самолёта. Достаточно поджечь запрессованный в Кар-
тонной гильзе специаль-
ный «душераздираю-
щий» состав, например,
смесь нитрата и пиКрата
Калия (3:7, сост. 801) или
хлората Калия и пирогал-
ловой Кислоты (1:1, сост.
802). При этом Картонная
трубКа заполняется со-
ставом лишь частично, а
её свободная часть вы-
полняет роль резонатора
звуКа.
ОднаКо самым из-
вестным и массовым
имитационным изделнем
по-прежнему остаются
пистоны для детских иг-
рушек и, конечно же,
хлопушжи.
ЗАЛ
LJ О О —Т-1 1 Опооило —)иоь*л><«—ТПП
Ппяилрнир
Оглавленне
355
Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg
Комментарии к книге «Занимательная пиротехника», Александр Викторович Чувурин
Всего 0 комментариев