• Главная
  • Другое
  • Гексоген: свойства и технология производства — Химия — KazEdu.kz
Другое

Гексоген: свойства и технология производства — Химия — KazEdu.kz

Гексоген

Гексоген или циклотриметилентринитрамин (C3H6N6O6) – это мощное взрывчатое вещество с высоким уровнем бризантности и приемлемым уровнем чувствительности. Гексоген относится к вторичным (бризантным) видам взрывчатых веществ (ВВ). В настоящее время является одной из наиболее используемых видов взрывчатки. Относится к группе бризантных веществ повышенной мощности.

Чаще всего гексоген применяется для различных военных нужд: снаряжения снарядов, авиабомб, мин, торпед и других боеприпасов. Кроме того, это взрывчатое вещество используется и во время проведения взрывных работ в промышленности, в шахтном деле, для прокладывания туннелей и выполнения других инженерных работ. Также гексоген используется в качестве одного из компонентов твердого ракетного топлива.

Впервые гексоген был синтезирован в конце позапрошлого века в Германии, однако масштабное промышленное производство этого взрывчатого вещества было налажено только в период Второй мировой войны. За время этого конфликта только в Германии было изготовлено более 100 тыс. тонн гексогена.


Данное взрывчатое вещество имеет отличные фугасные и бризантные свойства, достаточную химическую стойкость и приемлемую чувствительность. Поэтому неудивительно, что гексоген является второй по «популярности» взрывчаткой после тротила. Кроме того, технологии производства этого ВВ сравнительно просты и довольно дешевы. Исходным сырьем для гексогена служит азотная кислота и уротропин, которые получают из угля, воды и воздуха. Поэтому производство этой взрывчатки довольно легко может наладить практически любое государство. Исходя из вышесказанного, становится понятно, что найти аналог гексогена не так уж и просто.

В середине 90-х годов один фунт гексогена стоил от восьми до двенадцати долларов США.

В России название этой взрывчатки стало широко известным после трагических событий 1999 года, когда именно гексоген использовался для подрыва жилых домов в Москве и Волгодонске.

Сегодня известно более пяти способов получения гексогена, все они пригодны для крупномасштабного производства этой взрывчатки.

Химические и физические свойства

Химическая формула гексогена


Гексоген – это твердое вещество, в нормальном агрегатном состоянии представляющее собой белый кристаллический порошок. Не имеет ни вкуса, ни запаха. Сильный яд: это вещество поражает нервную систему человека, главным образом мозг и способно вызывать малокровие и различные нарушения кровообращения.

Удельный вес данного взрывчатого вещества составляет 1,816 г/см³, а молярная масса — 222,12 г/моль.

Плотность гексогена равняется 1,8 г/куб. см., температура вспышки – 220-230 °C, скорость детонации достигает 8380 м/сек, а энергия взрывчатого превращения – 1290 ккал/кг. Объем газообразных продуктов для гексогена составляет 908 л/кг, а давление во фронте ударной волны – 34,7 ГПа. Бризантность данного вида ВВ – 24 мм, фугасность – 470 мл.

Тротиловый эквивалент гексогена – 1,6, из чего становится понятным, что это взрывчатое вещество гораздо мощнее тротила.

Гексоген негигроскопичен, практически не растворяется в воде, химически активен мало. С металлами не реагирует, плохо растворяется в эфире, спирте, толуоле, бензоле и хлороформе, чуть лучше — в ДМФА, ацетоне, и концентрированных кислотах, уксусной и азотной.

Серной кислотой, щелочами гексоген разлагается, то же самое происходит с ним и при нагревании. Температура плавления этого взрывчатого вещества составляет 204,1 °C. Во время этого процесса сильно повышается чувствительность ВВ, поэтому гексоген не плавят, а прессуют. Хотя и прессуется эта взрывчатка также плохо, поэтому перед обработкой ее флегматизируют в ацетоне.


Гексоген на открытом огне сгорает

Гексоген хорошо горит, на открытом огне сгорает без остатка, при быстром нагревании взрывается. Имеет высокую чувствительность к механическим воздействиям, особенно к удару. Для снижения чувствительности это взрывчатое вещество обычно флегматизируют.

Это взрывчатое вещество особенно чувствительно к детонации. Гексоген обладает значительной химической стойкостью, гарантийный срок его хранения в условиях склада составляет 20 лет.

История создания

Первым взрывчатым веществом, с которым познакомилось человечество, стал черный дымный порох. Точная дата его изобретения неизвестна, но считается, что он появился в Китае уже в VII веке нашей эры. Если исходить из этой даты, то следует признать, что человечеству понадобилось чуть больше тысячи лет для изобретения второго вида взрывчатки.

Бурное развитие химии и других точных наук уже в конце XVIII века позволили получить пикриновую кислоту и гремучую ртуть. Наиболее успешным для химиков, которые работали над созданием новых типов ВВ, стало XIX столетие. В 1847 году был впервые синтезирован нитроглицерин, на основе которого чуть позже Альфред Нобель создал динамит. В 1863 году была получена самая распространенная в наши дни взрывчатка – тротил.

Гексоген был открыт в самом конце XIX века – в 1899 году немецким химиком Гансом Геннингом. Причем это открытие было сделано совершенно случайно. Ученый искал лекарство, которое бы помогало людям при воспалениях мочевыводящих путей, аналог уже известного в те времена уротропина. Геннинг надеялся, что его вещество будет лечить людей еще более эффективно. Однако вышло немного по-другому.


Изобретение гексогена

Вещество, синтезированное немецким химиком, не годилось для лечения, ибо обладало серьезными побочными эффектами, и медики очень быстро отказались от него. Однако через двадцать лет (в 1920 году) выяснилось, что гексоген – это сильнейшая взрывчатка, которая прекрасно подходит для военных целей. По мощности он превосходил тротил, а скорость его детонации превышала все известные на тот момент виды ВВ. Поначалу даже не могли определить бризантность этой взрывчатки, потому что она просто разрывала стандартный свинцовый столбик, который используется для определения этой характеристики. Взрыв гексогена массой в один килограмм приводит к таким же разрушениям, как и детонация 1,25 кг тротила.

После этого новым веществом заинтересовались военные сразу нескольких стран: Великобритании, Германии, США и СССР. В начале 30-х годов в этих странах уже существовали установки непрерывного действия для производства гексогена. Во время Второй мировой войны оно достигало сотен тонн в сутки, были придуманы несколько новых способов синтеза этой взрывчатки.


Следует отметить, что кустарное производство гексогена довольно затруднительно, поэтому террористы или криминальные структуры не так часто используют эту взрывчатку в своих целях. То, что для взрывов жилых домов, которые произошли в Москве и Волгодонске, а также для других терактов в российских городах в конце 90-х годов был использован гексоген, говорит либо о причастности к этим событиям спецслужб или о полном разрушении системы контроля над оборотом взрывчатых веществ.

Способы получения

В настоящее время известно несколько способов получения гексогена, все они пригодны для промышленного производства этого взрывчатого вещества.

Непосредственным сырьем для производства гексогена служит уротропин – лекарство и вещество, которое у нас многие ошибочно называют «сухим спиртом».

По методу Герца уротропин просто обрабатывали (нитрировали) концентрированной азотной кислотой. У этого способа были некоторые недостатки, главным из которых является сравнительно небольшой выход взрывчатки (примерно 40%) и значительный расход азотной кислоты. Хотя, надо сказать, что метод Герца применяется и сегодня. Он позволяет получать гексоген очень высокого качества.

Позже были разработаны другие методы получения гексогена:

  • Метод «К». Этот способ впервые применен в Германии. Он позволяет значительно повысить количество взрывчатки. От метода Герца отличается добавлением в азотную кислоту аммиачной селитры, которая нейтрализует побочный продукт реакции – формальдегид;

  • Метод «КА». В этом случае гексоген получается в присутствии уксусного ангидрида. В него добавляется раствор аммиачной селитры в азотной кислоте и динитрат уротропина;
  • Метод «Е». Этот метод также связан с уксусным ангидридом. Гексоген получается при взаимодействии аммиачной селитрой с формальдегидом в уксусном ангидриде;
  • Метод «W». Этот способ был разработан Вольфрамом в 1934 году. В результате реакции формальдегида с калиевой солью сульфаминовой кислоты получается «белая соль», которая затем обрабатывается смесью серной и азотной кислоты. Этот метод дает весьма высокий выход взрывчатого вещества – около 80%;
  • Метод Бахмана-Росса. Этот метод предложен американскими химиками. Он похож на «КА», но более удобен и технологичен.

Использование

Следует отметить, что в чистом виде этот вид ВВ практически не используют, так как он может быть опасен для самих саперов. Исключением являются только некоторые виды детонаторов. Для снаряжения боеприпасов, а также использования в ходе взрывных работ используют смеси на основе гексогена. Чаще всего его мешают вместе с тротилом, но могут быть и другие варианты.

Упаковка гексогена


Например, ТГ-50 – это сплав, в состав которого входит 50% гексогена и 50% тротила, ТГ-40 содержит 40% тротила и 60% гексогена, а ТГА-16 – 60% тротила, 24% гексогена, 13% алюминия и 3% алюминиевой пудры. По своим свойствам (бризантности и фугасности) эти смеси находятся между гексогеном и тротилом, недотягивая до чистого гексогена. Если говорить о теплоте взрыва, то ближе всего к гексогену находится смесь ТГА-16, а по фугасному действию – смесь ТГ-50.

Одной из самых удачных смесей на основе гексогена считается гексал А-lX-2. Это ВВ содержит 73% гексогена, алюминиевую пудру и воск, который используется в качестве флегматизатора. Любопытно, но это взрывчатку изобрел простой советский матрос Евгений Ледин, который еще до войны был отправлен на одну из фабрик по производству ВВ. По своим фугасным характеристикам гексал превосходит чистый гексоген. Более того, эта взрывчатка не детонирует даже от сильного удара, что позволяет использовать ее для снаряжения бронебойных снарядов корабельной артиллерии. Снаряд, начиненный гексалом, не взрывался при ударе о корабельную броню, детонация происходила уже после ее пробития.

Гексоген также является одним из компонентов пластической взрывчатки или, как ее еще называют, пластита. Это взрывчатое вещество представляет собой смесь гексогена и пластификатора, который делает его мягким, пластичным, а иногда даже липким. Пластиты – это целая группа ВВ, в которую входят смеси, отличающиеся содержанием пластификатора и его видом.


пример, есть пластит, состоящий из 88 частей гексогена и 12 частей смазочного масла, в другом распространенном пластите содержится 78% гексогена и 12% смолистого связывающего пластификатора. Пластит – довольно дорогая взрывчатка, он не используется для снаряжения боеприпасов, как правило, его применяют для подрыва различных объектов: мостов, дотов, железнодорожных путей, металлоконструкций. К пластитам относится американская взрывчатка С-4, которая хорошо известна нашим гражданам благодаря многочисленным голливудским боевикам.

В последние годы в нескольких странах мира налажено масштабное производство IRDX – так называемого малочувствительного гексогена, восприимчивость к ударно-волновому воздействию у которого гораздо ниже, чем у стандартного взрывчатого вещества.

Разрушения, произведенные гексогеном

Физические свойства

Гексоген — белый кристаллический порошок. Без запаха, вкуса, сильный яд. Удельный вес — 1,816 г/см³, молярная масса — 222,12 г/моль. Нерастворим в воде, плохо растворим в спирте, эфире, бензоле, толуоле, хлороформе, лучше — в ацетоне, ДМФА, концентрированной азотной и уксусной кислотах. Разлагается серной кислотой, едкими щелочами, а также при нагревании.

Плавится гексоген при температуре 204,1 °C с разложением, при этом его чувствительность к механическим воздействиям сильно повышается, поэтому его не плавят, а прессуют. Прессуется плохо, поэтому, чтобы его лучше спрессовать, гексоген флегматизируют в ацетоне.

История


Гексоген получил своё название по внешнему виду его структурной химической формулы. Впервые его синтезировал в 1890-х годах немецкий химик и инженер, сотрудник прусского военного ведомства Ленце.

Гексоген по химическому составу близок к известному лекарству уротропину, использующемуся для лечения инфекций мочевыводящих путей. Поэтому вначале гексогеном заинтересовались преимущественно фармацевты. В 1899 году Ганс Геннинг (Hans Henning) взял патент на один из способов его производства, надеясь, что гексоген окажется ещё лучшим лекарством, чем уротропин. Однако, в аптеки гексоген не попал, так как вовремя выяснилось, что он представляет собой сильнейший яд.

Лишь в 1920 году Герц показал, что гексоген представляет собой сильнейшее взрывчатое вещество, далеко превосходящее тротил. По скорости детонации он опережал все остальные известные тогда взрывчатки, а определение его бризантной способности обычным методом было невозможно, потому что гексоген разбивал стандартный свинцовый столбик.

Герц взял на свой относительно простой способ получения гексогена английский патент, и немедленно в Англии, а затем и в других странах начались усиленные исследования нового вещества и развернулось строительство заводов. В годы второй мировой войны гексоген уступал по масштабам производства только тротилу, а в наше время входит в состав многих боевых и промышленных взрывчатых веществ.


Высокие взрывчатые параметры, простота и надёжность в обращении, а также относительно широкое распространение гексогена вызывают постоянный к нему интерес со стороны участников вооружённых конфликтов, а также террористических организаций. Получение гексогена в кустарных условиях затруднительно, поэтому нелегальное распространение гексогена связано как с тайными операциями государственных структур промышленно развитых государств, так и с деятельностью различных криминальных кругов, в том числе и международных. Ослабление систем тотального контроля над производством и применением ВВ в России и других государствах, ранее входивших в состав СССР, привело к тому, что с 1990-х годов гексоген был одним из компонентов бомб, применявшихся при взрывах жилых домов в России и других терактов. Часто в криминальных взрывах используются гексогеносодержащие пластичные взрывчатые вещества (Норд-Ост, взрывы автомашин в публичных местах).

Получение

Метод Герца (1920) заключается в непосредственном нитровании гексаметилентетрамина (уротропина, (CH2)6N4) концентрированной азотной кислотой (HNO3):

~\mathrm{(CH_2)_6N_4+3HNO_3 \longrightarrow \ (CH_2)_3N_3(NO_2)_3+3HCOH+NH_3}

Производство гексогена по этому методу велось в Германии, Англии и других странах на установках непрерывного действия. Метод имеет ряд недостатков, главные из которых:

  • малый выход гексогена по отношению к сырью (35-40 %);
  • большой расход азотной кислоты.

В середине XX века был разработан ряд промышленных методов производства гексогена.

  • Метод «К». Разработан в Германии Кноффлером. Метод позволяет повысить выход гексогена по сравнению с методом Герца за счёт добавления в азотную кислоту нитрата аммония (аммиачной селитры), который взаимодействует с побочным продуктом нитрования — формальдегидом.
  • Метод «КА». По методу «КА» гексоген получается в присутствии уксусного ангидрида. В жидкий уксусный ангидрид дозируется динитрат уротропина и раствор аммиачной селитры в азотной кислоте.
  • Метод «Е». Ещё один уксусноангидридный метод, по которому гексоген получается взаимодействием пара-формальдегида с амиачной селитрой в среде уксусного ангидрида.
  • Метод «W». Разработан в 1934 Вольфрамом. По этому методу формальдегид при взаимодействии с калиевой солью сульфаминовой кислоты даёт так называемую «белую соль», которая при обработке серно-азотной кислотной смесью образует гексоген. Выход по этому методу достигает 80 % по сырью.
  • Метод Бахмана-Росса. Разработан в США. Метод близок к методу «КА», но за счет применения двух растворов — уротропина в уксусной кислоте и аммиачной селитры в азотной кислоте процесс значительно более технологичен и удобен.

Применение

Применяют для изготовления детонаторов (в том числе детонационных шнуров) снаряжения боеприпасов и для взрывных работ в промышленности, как правило, в смеси с другими веществами (тротилом и т. п.), а также, с добавкой флегматизаторов (парафина, воска, церезина), уменьшающих опасность взрыва гексогена от случайных причин. Например, широко известная С-4 — это 91 % гексогена, 2,25 % вистанекса, 5,31 % диоктилсебацината и 1,44 % жидкой смазки.

В чистом виде используется для снаряжения капсюлей-детонаторов, и, являясь сильнейшим ядом, для борьбы с тараканами (им пользуются работники заводов, на которых он производится).

Также используется как компонент ракетного топлива, несмотря на то, что гексоген менее стабилен и даёт меньший импульс, чем, например, нитротриазолон.[1]


Похожие посты

Как позвонить на домашний в другой регион. Как позвонить с домашнего на сотовый

Glavnii

Муравьиная кислота: содержание в организме и продуктах питания | Food and Health

Glavnii

Брют — что это, как пьют игристое вино

Glavnii
Adblock
detector