Per la maggior parte della storia, l'uomo ha usato tutti i tipi di braccia fredde per distruggere la propria specie, che vanno da un'ascia di pietra semplice a strumenti di metallo molto avanzati e difficili da fabbricare. Intorno all'XI-XII secolo in Europa cominciarono ad usare le pistole, e così l'umanità venne a conoscenza dell'esplosivo più importante: la polvere nera.
Fu un punto di svolta nella storia militare, anche se ci vollero circa otto secoli in più per le armi da fuoco per forzare completamente l'acciaio tagliato in modo tagliente dai campi di battaglia. Parallelamente al progresso dei cannoni e dei mortai, si svilupparono esplosivi - non solo polvere da sparo, ma anche ogni sorta di composizioni per proiettili di artiglieria o mine terrestri. Lo sviluppo di nuovi esplosivi e dispositivi esplosivi continua attivamente ai nostri giorni.
Oggi sono note dozzine di esplosivi. Oltre ai bisogni militari, gli esplosivi sono attivamente utilizzati nelle miniere, nella costruzione di strade e gallerie. Tuttavia, prima di parlare dei principali gruppi di esplosivi, è necessario menzionare più dettagliatamente i processi che si verificano durante l'esplosione e comprendere il principio di funzionamento degli esplosivi (HE).
Esplosivi: che cos'è?
Gli esplosivi sono un grande gruppo di composti chimici o miscele che, sotto l'influenza di fattori esterni, sono capaci di una reazione rapida, autonoma e incontrollabile con il rilascio di grandi quantità di energia. In poche parole, un'esplosione chimica è il processo per convertire l'energia dei legami molecolari in energia termica. Di solito, il suo risultato è una grande quantità di gas caldi, che svolgono attività meccaniche (schiacciamento, distruzione, spostamento, ecc.).
La classificazione degli esplosivi è piuttosto complicata e confusa. Gli esplosivi includono sostanze che si decompongono non solo nel processo di esplosione (detonazione), ma anche di combustione lenta o veloce. Quest'ultimo gruppo comprende polvere da sparo e vari tipi di miscele pirotecniche.
In generale, i concetti di "detonazione" e "deflagrazione" (combustione) sono fondamentali per comprendere i processi di un'esplosione chimica.
La detonazione è la propagazione rapida (supersonica) del fronte di compressione con la reazione esotermica che accompagna in un esplosivo. In questo caso, le trasformazioni chimiche procedono così rapidamente e viene rilasciata una tale quantità di energia termica e prodotti gassosi che un'onda d'urto si forma nella sostanza. La detonazione è un processo del più veloce, si può dire, coinvolgimento valanghe di una sostanza in una reazione di esplosione chimica.
La deflagrazione, o combustione, è un tipo di reazione chimica redox, durante la quale il suo frontale si muove in una sostanza a causa del normale trasferimento di calore. Tali reazioni sono ben note a tutti e si trovano spesso nella vita di tutti i giorni.
È curioso che l'energia rilasciata durante l'esplosione non sia così grande. Ad esempio, quando 1 kg di trotile viene detonato, viene rilasciato diverse volte in meno rispetto a quando viene bruciato 1 kg di carbone. Tuttavia, con l'esplosione si verifica milioni di volte più velocemente, tutta l'energia viene rilasciata quasi istantaneamente.
Va notato che la velocità di propagazione della detonazione è la caratteristica più importante degli esplosivi. Più è alto, più è efficace la carica esplosiva.
Per avviare il processo di un'esplosione chimica, è necessario un fattore esterno, può essere di diversi tipi:
- meccanico (puntura, impatto, attrito);
- prodotto chimico (reazione di una sostanza con carica esplosiva);
- detonazione esterna (esplosione in prossimità dell'esplosivo);
- calore (fiamma, calore, scintilla).
Va notato che diversi tipi di esplosivo hanno una diversa sensibilità alle influenze esterne.
Alcuni di essi (ad esempio, la polvere nera) rispondono bene agli effetti termici, ma allo stesso tempo praticamente non rispondono alle sollecitazioni meccaniche e chimiche. E per far detonare il TNT, è necessario solo un effetto di detonazione. Il mercurio tonante reagisce violentemente a qualsiasi stimolo esterno, e ci sono alcuni esplosivi che detonano senza alcuna influenza esterna. L'uso pratico di tali esplosivi "esplosivi" è semplicemente impossibile.
Le principali proprietà degli esplosivi
I principali sono:
- temperatura dei prodotti esplosivi;
- calore di esplosione;
- tasso di detonazione;
- esplosività;
- esplosivo ad alto potenziale.
Gli ultimi due punti dovrebbero essere discussi separatamente. Esplosivi esplosivi - questa è la sua capacità di distruggere l'ambiente circostante (roccia, metallo, legno). Questa caratteristica dipende in gran parte dallo stato fisico in cui si trova l'esplosivo (grado di macinazione, densità, uniformità). Il brusco dipende dalla velocità di detonazione dell'esplosivo: più è alto, più l'esplosivo può schiacciare e distruggere gli oggetti circostanti.
Gli esplosivi esplosivi sono solitamente usati per equipaggiare proiettili d'artiglieria, bombe, mine, siluri, granate e altre munizioni. Questo tipo di esplosivo è meno sensibile ai fattori esterni, è necessaria la detonazione esterna per minare tale carica esplosiva. A seconda del loro potere distruttivo, gli esplosivi esplosivi sono suddivisi in:
- Aumento della potenza: esogeno, tetryl, ossido;
- Potenza media: TNT, melinite, plastid;
- Potenza ridotta: esplosivi a base di nitrato di ammonio.
Maggiore è l'esplosività degli esplosivi, meglio distruggerà il corpo della bomba o del proiettile, darà al frammento più energia e creerà un'onda d'urto più potente.
Non meno importante la proprietà degli esplosivi è la sua esplosività. Questa è la caratteristica più comune di qualsiasi esplosivo, mostra come questo o quell'esplosivo abbia un'abilità distruttiva. L'esplosività dipende direttamente dalla quantità di gas che si formano durante l'esplosione. Va notato che l'alta esplosività e l'alta esplosività, di regola, non sono correlate l'una con l'altra.
L'alta esplosività e il brillamento determinano ciò che chiamiamo il potere o la forza di un'esplosione. Tuttavia, per vari scopi è necessario selezionare i tipi appropriati di esplosivi. Il Brizantnosti è molto importante per i proiettili, le mine e le bombe aeree, ma gli esplosivi con un livello significativo di esplosività sono più adatti per l'estrazione mineraria. In pratica, la selezione degli esplosivi è molto più complicata e, per scegliere l'esplosivo giusto, tutte le sue caratteristiche dovrebbero essere prese in considerazione.
Esiste un metodo generalmente accettato per determinare il potere di vari esplosivi. Questo è il cosiddetto equivalente TNT, quando la potenza del TNT è convenzionalmente presa come una sola. Usando questo metodo, si può calcolare che la potenza di 125 g di trotilo è pari a 100 g di RDX e 150 g di ammonite.
Un'altra caratteristica importante degli esplosivi è la loro sensibilità. È determinato dalla probabilità di un'esplosione di un esplosivo esposto a un particolare fattore. La sicurezza della produzione e della conservazione degli esplosivi dipende da questo parametro.
Per mostrare meglio l'importanza di questa caratteristica esplosiva, possiamo dire che gli americani hanno sviluppato uno standard speciale (STANAG 4439) per la sensibilità degli esplosivi. E dovevano fare a meno di una buona vita, ma dopo una serie di incidenti estremamente gravi: 33 persone sono state uccise durante l'esplosione alla base aerea americana di Bien-Ho in Vietnam, circa 80 aerei sono stati danneggiati a causa delle esplosioni della portaerei Forrestal, e dopo la detonazione dell'aereo sulla portaerei "Oriskani" (1966). Quindi non solo potenti esplosivi sono buoni, ma esplodono esattamente nel momento giusto, mai più.
Tutti gli esplosivi moderni sono composti chimici o miscele meccaniche. Il primo gruppo comprende esogeno, trotile, nitroglicerina, acido picrico. Gli esplosivi chimici, di norma, sono ottenuti dalla nitrazione di vari tipi di idrocarburi, che porta all'introduzione di azoto e ossigeno nelle loro molecole. Al secondo gruppo - esplosivi di nitrato di ammonio. La composizione di esplosivi di questo tipo di solito include sostanze ricche di ossigeno e carbonio. Per aumentare la temperatura dell'esplosione nella miscela vengono spesso aggiunte polveri di metalli: alluminio, berillio, magnesio.
Oltre a tutte le proprietà di cui sopra, qualsiasi esplosivo deve essere chimicamente resistente e adatto per la conservazione a lungo termine. Negli anni '80 del secolo scorso, i cinesi erano in grado di sintetizzare gli esplosivi più potenti - l'urea triciclica. Il suo potere ha superato il trotilo venti volte. Il problema era che pochi giorni dopo la produzione, la sostanza si decomponeva e si trasformava in muco, inadatto per un ulteriore utilizzo.
Classificazione degli esplosivi
Con le loro proprietà esplosive, gli esplosivi sono divisi in:
- Avvio. Sono usati per esplodere (detonare) altri esplosivi. Le principali differenze di esplosivo in questo gruppo sono l'elevata sensibilità ai fattori scatenanti e alti tassi di detonazione. Questo gruppo comprende: mercurio esplosivo, diazodinitrofenolo, trinitrosorcinato di piombo e altri. Di regola, questi composti sono usati in primer, tubi di accensione, capsule di detonatori, squibs, auto-killer;
- Esplosivi esplosivi. Questo tipo di esplosivo ha un livello significativo di brisance ed è usato come carica principale per la maggior parte delle munizioni. Questi potenti esplosivi differiscono nella loro composizione chimica (N-nitramine, nitrati, altri composti nitro). A volte vengono utilizzati sotto forma di varie miscele. Gli esplosivi esplosivi vengono anche utilizzati attivamente nell'estrazione mineraria, nella posa di gallerie e nell'esecuzione di altri lavori di ingegneria;
- Lanciare esplosivi. Sono una fonte di energia per lanciare proiettili, mine, proiettili, granate, nonché per il movimento di razzi. Polvere e vari tipi di carburante per razzi appartengono a questa classe di esplosivi;
- Composizioni pirotecniche. Utilizzato per equipaggiare munizioni speciali. Quando bruciano, producono un effetto specifico: illuminante, segnalazione, incendiario.
Gli esplosivi sono anche divisi per il loro stato fisico in:
- Liquido. Ad esempio, nitroglicole, nitroglicerina, nitrato di etile. Ci sono anche varie miscele liquide di esplosivi (panklastite, esplosivi Sprengel);
- gas;
- Gelificata. Se si scioglie la nitrocellulosa in nitroglicerina, si ottiene la cosiddetta gelatina esplosiva. Questa è una sostanza gelatinosa esplosiva estremamente instabile, ma piuttosto potente. Fu utilizzato dai rivoluzionari russi-terroristi alla fine del XIX secolo;
- Sospensione. Abbastanza un ampio gruppo di esplosivi, che oggi vengono utilizzati per scopi industriali. Esistono vari tipi di sospensioni esplosive in cui l'esplosivo o l'ossidante è un mezzo liquido;
- Emulsione di esplosivi. Un tipo molto popolare di esplosivi in questi giorni. Spesso utilizzato in lavori di costruzione o di estrazione mineraria;
- Solido. Il gruppo più comune di esplosivi. Include quasi tutti gli esplosivi utilizzati negli affari militari. Può essere monolitico (trotile), granulare o in polvere (esogeno);
- Plastic. Questo gruppo di esplosivi ha plasticità. Tali esplosivi sono più costosi del normale, quindi sono usati raramente per equipaggiare le munizioni. Un tipico rappresentante di questo gruppo è il plastid (o plastid). È spesso usato durante il sabotaggio per minare le strutture. Con la sua composizione, plastid è una miscela di RDX e qualsiasi plastificante;
- Resiliente.
Qualche storia di esplosivi
La prima sostanza esplosiva, inventata dall'umanità, era la polvere nera. Si ritiene che sia stato inventato in Cina già nel VII secolo d.C. Tuttavia, non sono state ancora trovate prove attendibili di ciò. Generalmente intorno alla polvere e ai primi tentativi di usarlo ha creato molti miti e ovviamente storie fantastiche.
Ci sono antichi testi cinesi che descrivono miscele che sono simili nella composizione alla polvere nera. Erano usati come medicinali e per spettacoli pirotecnici. Inoltre, ci sono numerose fonti che sostengono che nei secoli successivi i cinesi hanno usato attivamente la polvere da sparo per creare razzi, mine, granate e persino lanciafiamme. È vero, le illustrazioni di certi tipi di questa antica arma da fuoco mettono in dubbio la possibilità della sua applicazione pratica.
Ancora prima che la polvere in Europa iniziasse a usare il "fuoco greco" - esplosivo combustibile, una ricetta che, sfortunatamente, non ha ancora raggiunto i nostri giorni. Il "fuoco greco" era una miscela infiammabile, che non solo non si estingueva con l'acqua, ma diventava anche in contatto con essa ancora più infiammabile. Questo esplosivo fu inventato dai Bizantini, utilizzarono attivamente il "fuoco greco" sia a terra che in battaglie navali, e mantenne la sua ricetta nel più stretto segreto. Esperti moderni ritengono che questa miscela includesse olio, catrame, zolfo e calce viva.
La polvere da sparo è apparsa per la prima volta in Europa intorno alla metà del 13 ° secolo ed è ancora sconosciuto come sia arrivato al continente. Tra gli inventori europei di polvere da sparo vengono spesso citati i nomi del monaco Berthold Schwartz e dello scienziato inglese Roger Bacon, anche se gli storici non hanno un'opinione comune. Secondo una delle versioni, la polvere da sparo inventata in Cina, attraverso l'India e il Medio Oriente, arrivò in Europa. Ad ogni modo, già nel XIII secolo, gli europei conoscevano la polvere da sparo e tentarono persino di usare questo esplosivo cristallino per le mine e le armi da fuoco primitive.
Per molti secoli la polvere da sparo rimase l'unico tipo di esplosivo che l'uomo conosceva e usava. Solo a cavallo dei secoli XVIII-XIX, grazie allo sviluppo della chimica e di altre scienze naturali, lo sviluppo di esplosivi raggiunse nuove vette.
Alla fine del XVIII secolo, grazie ai chimici francesi Lavoisier e Berthollet, apparve la cosiddetta polvere di clorato. Allo stesso tempo, è stato inventato "l'argento esplosivo", così come l'acido picrico, che in futuro è stato utilizzato per equipaggiare i proiettili di artiglieria.
Nel 1799, il chimico inglese Howard trovò "tintinnio di mercurio", che è ancora usato nei primer come esplosivo iniziale. All'inizio del XIX secolo fu ottenuta la pirossilina - un esplosivo che non solo poteva essere usato per equipaggiare gusci, ma anche per produrre polvere senza fumo da esso.
Nel 1847, la nitroglicerina fu sintetizzata per la prima volta, ma questo esplosivo si rivelò troppo instabile e pericoloso per la produzione e lo stoccaggio. Un po 'più tardi, questo problema fu parzialmente risolto dal famoso Alfred Nobel, che propose di mescolare la nitroglicirina con l'argilla. Così è finita la dinamite. Questo è un potente esplosivo, ma è altamente sensibile. Durante la prima guerra mondiale, la dinamite cercò di equipaggiare i proiettili, ma questa idea fu presto abbandonata. La dinamite è stata usata nell'industria mineraria per un lungo periodo, ma oggigiorno questo esplosivo non è stato prodotto per molto tempo.
Nel 1863, gli scienziati tedeschi scoprirono TNT e nel 1891 la produzione industriale di questo esplosivo ebbe inizio in Germania. Nel 1897, il chimico tedesco Lentse sintetizzò l'esogeno - uno degli esplosivi più potenti e comuni ai nostri giorni.
Lo sviluppo di nuovi esplosivi e ordigni esplosivi è proseguito per tutto il secolo scorso e la ricerca in questa direzione continua ancora oggi.
Nel 1942, il chimico americano Bachmann ricevette un nuovo esplosivo simile all'esogeno, ma molto più potente di lui. Il nuovo esplosivo prese il nome di ottogeno, nella sua efficacia un chilogrammo di questo esplosivo è pari a quattro chilogrammi di tritolo.
Negli anni '60, la compagnia americana EXCOA offrì al Pentagono un nuovo esplosivo a base di idrazina, che presumibilmente era 20 volte più potente del TNT. Tuttavia, questo esplosivo ha avuto un meno evidente - l'odore assolutamente sgradevole di una toilette abbandonata. L'audit ha mostrato che, in termini di potere, una nuova sostanza ha superato il TNT solo 2-3 volte e hanno deciso di rifiutarsi di usarla. Dopo questo, EXCOA ha proposto un altro modo di usare un esplosivo: fare trincee con esso.
La sostanza è stata gocciolata sul terreno e poi è esplosa. Così, in pochi secondi, è stato possibile ottenere una trincea a profilo completo senza alcuno sforzo aggiuntivo. Diverse serie di esplosivi furono inviate in Vietnam per essere testate in condizioni di combattimento. La fine di questa storia era divertente: le trincee ottenute dall'esplosione avevano un odore così disgustoso che i soldati si rifiutavano di essere in loro.
Alla fine degli anni '80, gli americani svilupparono un nuovo esplosivo: il CL-20. Secondo alcuni media, il suo potere è quasi venti volte superiore a quello di TNT. Tuttavia, a causa del suo alto prezzo ($ 1.300 per 1 kg), la produzione su larga scala di nuovi esplosivi non è mai stata avviata.
