Експлозив

Из пројекта Википедија

Експлозиви и барути имају веома дугу историју и нашли су примену у разним обаластима људске делатности, пре свега као оружје, затим у привреди (рударству, каменоломима и сл.), као гориво у ракетним моторима и као лекови.

Под експлозивима се подразумевају једињења или смесе који могу да развију велику запремину гасова на високој температури и за врло кратко време. Експлозија је процес веома брзог стварања топлотне и механичке енергије уз ослобађање гасова. Експлозију прате звук, светлост, механичко дејство и сличне појаве, које свакако остављају снажан утицај на човека. Сагоревањем 1 kg петролеума ослобађа 46000 КЈ, ако се сагоревање врши на пример у лампи ова енергија се постепено преноси у околину, без икаквог механичког дејства. Међутим, ако се помеша 1 kg петролеума са довољном колицином течног кисеоника и паљење изврши иницијалном капислом, настаће велика експлозија у којој се тренутно (хиљадити део секунде) ослобадја око 46000 КЈ, температуре достиже и до 4000 °C, изазива се и притисак од око 100 тона по квадратном центиметру (подразумева се да ударни талас има разорно дејство).

Основна разлика експлозива од осталих запаљивих материја је у томе сто се кисеоник потребан за сагоревање налази у молекулима у виду нитро или хитратне, хлоратне или перхлоратне групе, при чему треба знати да присуство интерних гасова смањује број калорија ослобођених при експлозији.

[уреди] Класификација експлозивних материја

Подела према пореклу топлоте која се ослобадја

1. Ендотермни молекули експлозива – Молекул експлозива је ендотерман онда када настаје из елемената уз везивање топлоте. Овакви експлозиви обично не садрже кисеоник, а топлота се ослобадја искључиво распадањем молекула на своје елементе.

Pb(N₃ ) _{2 _{→ Pb + 3N₂}}

При овом процесу се за сваки молекул азота ослобађа 447 КЈ енергије.

2. Егзотермни молекули експлозива – Моелкул експлозива је егзотерман када се ствара из елемената уз ослобађање топлоте. Молекул сарджи кисеоничне групе, НО₂ и О, и до ослобађања енергије долази сагоревањем самог молекула, односно реакцијом водоника и угљеника са једне и кисеоничних група са друге стране. При томе настају угљен-диоксид, угљен-моноксид и вода. Такође је потребно да кисеоник у молекулу није директно везан за угљеник да би једињење било експлозивно. У ову гупу експлозива улазе и експлозивне смесе које се увек састоје из једног тела које потпомаже сагоревање (нитрати, хлорати, кисеоник итд.) и једног сагорљивог тела (угаљ, угљоводоници, нитро деривати итд.). И већина експлозива спадају у ову групу.

Према начину дејства

1. Експлозиви се класификују у две групе

а) Иницијални (примарни) експлозиви – Иницијалне експлозивне материје имају веома малу енергију активирања и веома су осетљиве на удар, варнице, трење, топлоту, јер могу изазвати њихово разлагање. У ову групу експлозива спадају: живин-фулминат Hg(OCN)₂, олово-тринитрорезорцилат, сребро-фулиминат AgONC, сребро-азид AgN₃, олово-азид NaN₃, динитродиазо-фенол и пероксиди (H₂О₂, ROOH, ROOR).

б) Бризантни (секундарни) експлозиви – Бризантне експлозивне материје су мање осетљиве на механичке и топлотне утицаје и експлодирају под дејством ударног таласа иницијалних експлозива. У ову групу спадају нитро једињења која садрже C-NО₂ везу, као што су динитробензен, динитротлуен, хексанитро-стилбен, триаминонитробензен, тринитротолуен (ТНТ), и друга, затим нитратни естри који садзе C-O-NO₂ групу, као што су нитроцелулоза и пентаеритит-тетранитрит (пентрит, ПЕТН). Такође се у ову групу сврставају и нитроамини који имају C-N-NO₂ групу, као сто су циклотетрааметилен-тетраамин (октоген), циклотриметил-триамин (хексоген), нитрогуанидин.

2. Барути

Барути су експлозивне материје у којима се хемијско разлагање врши искључиво термичком проводљивошћу, при чему сагоревање може да буде различите брзине, од неколико милиметара до неколико центиметара у секунди. При таквим брзинама могуће је искоришћавање гасова, производа сагоревања, за покретање пројектила у цеви оружја, или ракетног пројектила. Сви барути се деле на:

а) Колоидни (хомогени) барути – Ови барути се добијају зелатинизирањем молекула нитроцелулозе растворене у неком органском растварачу и неког другог експлозивног једињења. У зависности од броја основних активних материја постоје једнобазни колоидни барути који су изграђени само из нитроцелулозе, али у ову групу спадају и барути који садрже и динитротолуен. Двобазни колоидни барути су изграђени од нитроцелулозе и нитроглицерина, при чему нитроглицерина има између 12% и 45%. У ову групу барута сврставају се и нови састави који садрже октоген, хексоген и пентрит ради повећавања специфицног импулса. Тобазни колоидни барути садрже три експлозивне компоненте: митроцелулозу, нитроглицерин и нитрогуанидин.

б)Композитни барути– У композитне баруте сврстава се црни барут који се добија мешањем сумпора, угљеника и калијум-нитрата. Поред црног барута, у ову групу улазе композитна ракетна горива која се састоје од оксиданса (углавном амонијум-хлората, 60-80%), везива које обезбеђује кохезију и хомогеност оксиданса и горива, формирају се од преполимера (полибутадиен), умреживача (толиуендиизоцијанат), адхезивних агенаса (триетаноламин), пластификатора (диизооктил-азелат),катализатора умреживача (фери-ацетонилацетонат, олово-хромат), затим од редуктанса (алуминијум, око 25%), убрзивача сагоревања (фери-оксид, фероцен), успоривача сагоревања (нитрогуанидин, амонијум-нитрат), конзерванса (антиоксиданси на бази фенола и амина) и стабилизатора сагоревања (ацетиленска чађ, алуминијум у праху).

[уреди] Привредни експлозиви

Постоји велика могућност комбиновања разних експлозивних једињења, адитива и припремања експлозивних смеса за различите намене. Од посебног значаја су такозвани привредни експлозиви. То су углавном експлозивне смесе које садрже неколико компоненти, а припремају се за специјалне намене и минирања у рударству и грађевини. Најпознатији су гранулисани експлозиви, као на пример, смеса која садржи амонијум-нитрат (90%), угљену прашину (7%), карбоксиметил-целулозу (1%) и дизел гориво (2%) или експлозивна смеса која садржи амонијум-нитрат (87,9%), тринитротолуен (5,5%), дрвено брашно (4,5%) и дизел гориво (2,5%). Ова врста експлозива коисте се за минирање средње тврдих и меких стена и руда.

Поред ових привредних експлозива постоје и кашасти – водопластични експлозиви. Ова врста експлозива има кашасто – пластичну конзистенцију, одликује се високом густином и добром водоотпорношћу. Ова експлозивна смеса амонијум-нитрат (40%), натријум-нитрат (20%), алуминијум у праху (15%), тринитротолуен (15%), воду (10%) и средства за згрушавање (0,5-2%). Ова врста привредних експлозива користи се у рударству за минирање у условим где је потрбна водоотпорност и за директно убризгавање у бушотине.

[уреди] Остале експлозивне материје

Од осталих експлозивних материја и смеса треба поменути експлозивне направе на бази смесе горива и ваздуха. То су такозване аеросолне експлозивне смесе. Прве аеросолне авионске бомбе произведене су 1960. године. Основни принцип у функционисању ове врсте бомби је распрашивање лако испарљивих угљоводоника или металних прахова у ваздуху, при чему настаје експлозивна гасна смеса у виду облака, која се накнадно пали помоћу централно постављеног пуњења високо бизантног експлозива. После одабраног упарења, које омогућава мешање горива и ваздуха, смеса се пали и настаје велика експлозија. Као горива у аеросолним бомбама користе се разна једињења која са ваздухом у одређеним концетрацијама граде експлозивну смесу. Ударни талас аеросолних бомби руши све препреке у пречнику од 500 м, а убија на растојању од 1000 м. Секундарно дејство ових бомби је одузимање кисеоника из околине, што изазива гушење живих организама. Бомбе су тезине до 7 тона. Као гориво најчешће се користи керозин са додатком хептана и адитива, као што су: пропилен-оксид, пропил-нитрат и бутил-нитрат.

Треба још поменути и такозване пиротехничке смесе, које представљају смесу експлозивних једињења и оксиданса. Пиротехничке смесе реагују егзотермно тако сто производе специфицне ефекте: дим, пламен, ударни талас, светлост, гасове, звук или топлоту. Према намени или жељеним ефектима које производе, пиротехничке смесе могу да буду припалне, иницијалне, осветљавајуће, димне, запаљиве и са звучним сигналима. За добијање обојених светлосних ефеката додају се разни адитиви, као што су бакар(II)-оксид за плаву боју, соли баријума и борне киселине дају зелену боју, соли натријума жуту, соли силицијума дају црвену светлост, а магнезијумове соли дају бљештаво плаву боју.

[уреди] Историјски развој

1190. пне. – Тројанске трупе користиле су запаљива средства против грчке морнарице.
500-470. пне. – у тактици кинеза Фау Ли Јена описана је употреба камених кугли и запаљивих лопти приликом опсаде градова.
160-122. пне. – Кинези пронашли црни барут, смесу 76,2% калијум-нитрата, 15,4% дрвеног угља и 8,4% сумпора.
222 год. – Римљани почели да користе у поморским биткама, запаљиву смесу израђену од негашеног креча и асфалта која се палила у додиру са водом.
Средином VII века Грк Калиникос је усавршио римску запаљиву смесу и пронашао “грчку ватру” која се сатоји од нафте, сумпора, смоле и негасеног креча.
1073. – Мађари су при опсади Београда први користили црни барут у Европи.
1250. – Калуђер Р.Бацон дао је следећи састав црног барута: 41,2% калијумнитрат, 29,4% сумпора и 19,4% дрвеног угља.
1326. – У Венецији су израђени метални топови који су ђулад под притиском гасова насталих сагоревањем барута.
1627. – К. Виендл (Wiendl) први је користио црни барут за откопавање руда.
1654. – Ј.Р. Клубер(Clauber) пронашао је амонијум-нитрат (који се користи као оксиданс у привредним експлозивима).
крајем XVII века Ј. Ловстерн (Lowestern) пронашао је живин-фулминат.
1780. – Ц.Л. Бертхолет (Berthollet) пронашао је калијум-хлорат.
1845. – Откривена нитроцелулоза, а А. Собореро (Soborero) пронасао нитроглицерин.
1853. – Аустрија замењује црни барут нитроцелулозним барутом који стављају у батерије топова
1867. – Алфред Нобел је пронашао динамит
1873. – Пронађен пластични експлозив (нитроцелулоза + нитроглицерин)
1884. – Пронађен двобазни барут
1870. – Добијен је тринитротролуен (ТНТ)
1891. – Т. Куртис (Curtis) пронашао олово-азид
1894. – Произведен је пентрит.
У току Другог светског рата направљено је много нових експлозивних смеса.
1944. – Почела је производња ливених двобазних барута за погон ракетних пројектила.