Гексоген

взрывчатое вещество / Материал из Википедии — свободной encyclopedia

Уважаемый Wikiwand AI, давайте упростим задачу, просто ответив на эти ключевые вопросы:

Перечислите основные факты и статистические данные о Гексоген?

Кратко изложите эту статью для 10-летнего ребёнка

Гексоге́н (циклотриметилентринитрамин [2] , RDX, T4) — (CH₂)₃N₃(NO₂)₃, вторичное (бризантное) взрывчатое вещество. Чувствительность к удару занимает среднее положение между тетрилом и тэном.

Плотность заряда — 1,77 г/см³. Скорость детонации — 8640 м/с, давление во фронте ударной волны — 33,7 ГПа, фугасность — 470 мл, бризантность — 24 мм по Гессу, 4,1-4,8 по Касту, объём газообразных продуктов взрыва — 908 л/кг. Температура вспышки — 230 °C, температура плавления — 204,1 °C.

Теплота взрыва — 5,45 МДж/кг, теплота сгорания — 2307 ккал (9,66 МДж)/кг. [3] .

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 немецкий химик-фармацевт Георг Фридрих Хеннинг 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 [4] яд.

Лишь в 1920 году австрийский химик Эдмунд фон Герц показал, что гексоген является сильнейшим взрывчатым веществом, далеко превосходящим 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.

В сентябре 1944 года стало известно о том, что взрывчатое вещество на основе гексогена начали применять японские войска [5] .

Получение

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

( CH 2 ) 6 N 4 + 3 HNO 3 ⟶ ( CH 2 ) 3 N 3 ( NO 2 ) 3 + 3 HCOH + NH 3 ↑ (CH2)3N3(NO2)3 + 3HCOH + NH3 ^>>>

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 аммиачной 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:

( C H 2 ) 6 N 4 + 3 C H 3 C O O H + 4 H N O 3 + 2 N H 4 N O 3 + 6 ( C H 3 C O ) 2 O ⟶ 15 C H 3 C O O H + 2 C 3 H 6 N 6 O 6 >CH_)_N_+3CH_COOH+4HNO_+2NH_NO_+6(CH_CO)_O\longrightarrow \ 15CH_COOH+2C_H_N_O_>>>

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 % полиизобутилена, 5,31 % диоктилсебацината и 1,44 % жидкой смазки.

Также может использоваться как компонент топлива в твердотопливных ракетных двигателях.

Що таке гексоген: склад речовини, отримання, застосування, потужність

Що таке гексоген? В силу того, що для цієї речовини в різних країнах використовуються різні назви, відповісти на це питання не так просто, як здається на перший погляд. Тротил-гексоген – це вибухова речовина в пластмасовому взрывчатом пакеті З-4. Гексоген стабільний у зберіганні і вважається одним з найбільш енергійних і сильних військових вибухових речовин.

Інші назви та історія

Гексоген також відомий, але рідше, як циклонита, RDX (особливо англійською, французькою, німецькою мовами), T4 і хімічно у вигляді циклотриметилентринитрамина. У 1930-х роках Королівський Арсенал, Woolwich, почав дослідження циклонита для використання проти німецьких підводних човнів, які будувалися з більш товстими корпусами. Мета полягала в тому, щоб розвинути вибухівку, більш енергійну, ніж ТНТ. З міркувань безпеки, Британія назвала інститут дослідження циклонита «Дослідним департаментом з вибухів» (R. D. X.). Термін RDX з’явився в Сполучених Штатах в 1946 році. Там не знають, що таке гексоген, адже це слово для RDX використовується майже виключно в російській мові. Перша публічна посилання в Сполученому Королівстві на ім’я RDX або R. D. X. для використання офіційної назви з’явилася в 1948 році; її авторами були керуючий хімік, ROF Бріджуотер, відділ хімічних досліджень і розробок, Woolwich і директор Королівських боєприпасів, вибухових речовин; знову ж таки, це речовина називалося просто RDX.

Гексоген – второй по известности, но не по значимости

На протяжении веков единственным известным человечеству взрывчатым веществом был порох. Только технологические прорывы 19 века позволили изобрести мощный нитроглицерин, безопасный в обращении динамит, бездымный порох. А главным достижением оказался тротил, ставший фактическим стандартом военной взрывчатки. Но если тротил – самое известное ВВ, то второе занимает гексоген. А по распространённости он вполне может поспорить с ТНТ. Начиная с межвоенного периода, он понемногу вытеснял тротил, став в итоге основой для большинства взрывчатых композиций различного назначения…

История создания и внедрения

«Рождение» гексогена (в тот момент ещё циклотриметилентринитрамина) состоялось в 1890-е годы в Германии. Но переворота во взрывном деле “белый порошок” тогда не произвёл, потому что его надеялись использовать, как лекарство. Медицинская «карьера» вещества не задалась – оно оказалось сильным ядом. Новый виток интереса к нему начался уже после Первой Мировой войны, когда учёные стали искать взрывчатку, более мощную, чем тротил.

Уже в 1920 году немецкий учёный Герц запатентовал метод получения циклотриметилентринитрамин и способ его применения в качестве взрывчатки. Сырьё для производства такой взрывчатки получается из общедоступных (при развитой промышленности) аммиака и формальдегида. Тогда же и родилось краткое и удобное название «гексоген».

Британцы обратили на него внимание в 1930-е, находясь в поиске более мощного ВВ для противолодочного оружия.

Из соображений секретности вещество обозначили маловразумительным термином Research Department Explosive («Взрывчатка Департамента Исследований»). Так аббревиатура RDX стала общепринятым названием взрывчатки в англоязычном мире.

К началу Второй Мировой войны гексоген массово синтезировался и в США, и в СССР. Методы изготовления постоянно совершенствовались. От предложенной Герцем методики обработки уротропина азотной кислотой перешли к более эффективным способам. Если по процессу Герца из сырья получалось не более 40% взрывчатки, то так называемый метод «W» позволил довести выход продукта до 80%.

Так в качестве сырья стали применять не уротропин, а его динитрат (который сам по себе является слабым ВВ). В азотную кислоту стали добавлять аммиачную селитру. Интересно, что хотя массовое производство циклотриметилентринитрамина достаточно легко организовать даже при не очень развитой химической промышленности, кустарными способами его получить очень сложно.

Свойства и разнообразие «композиций» гексогена

Циклотриметилентринитрамин – кристаллический порошок белого цвета, с химической формулой C3H6N6O6, безвкусный и нерастворимый в воде. Но ценен и интересен он не этим. Скорость распространения ударной волны в заряде (детонации) у гексогена почти в 1,3 раза выше, чем у тротила.

А по фугасности, мерило которой – полость, образованная взрывом заряда в свинцовом цилиндре, сильнее в 1,7 раза. Бризантность взрывчатки длительное время вообще не удавалось точно оценить, поскольку взрыв не уменьшал высоту цилиндра из свинца, а просто разрушал его.

Неудивительно, что военные по всему миру заинтересовались такой взрывчаткой. Но обнаружили и серьёзные недостатки. В противоположность нечувствительному к внешним воздействиям тротилу, гексоген оказался чувствителен и к ударам, и к трению. Впрочем, эту проблему удалось быстро решить флегматизацией – смешиванием с веществами, увеличивающими стабильность.

Небезопасность в обращении привела к тому, что, «как есть» в зарядах он практически не применялся. Зато стал основным компонентом различных смесей. Так, советский гексал (А-IX-2) содержит в себе 73% гексогена, 4% флегматизатора (им выступает воск или парафин) и алюминиевую пудру. Во время Великой Отечественной эта смесь активно применялась в качестве наполнителя бронебойных снарядов.

Так, каморный снаряд БР-471 калибра 122мм содержал 156 грамм A-IX-2. А снаряд БР-540 для гаубицы МЛ-20 нёс в себе 660 грамм гексала. При этом в осколочно-фугасных гранатах продолжал использоваться тротил. Для снаряжения торпед и глубинных зарядов в СССР разработали так называемую «морскую смесь», содержащую до 57% гексогена.

Взрывчатка «Торпекс» – вариант «морской смеси» созданная в Британии в 1930-е, содержала примерно равные доли RDX и TNT. “Прыгающие бомбы”, использованные Королевскими ВВС для разрушения Рурских дамб, содержали заряды из трёх тонн «Торпекса».

Этим же веществом снаряжались британские сейсмические бомбы «Толлбой». В авиационных бомбах и торпедах “B” заменила «Композиция H6», считающаяся более безопасной.

Циклотриметилентринитрамин стал основой для первых пластичных взрывчатых веществ (обычно ошибочно называемых «пластиковыми»). За счёт пластичности зарядам легко придать любую форму и установить в какое угодно место (просто «облепив» взрывчаткой объект). Самый известный представитель таких ВВ – американская «композиция С-4», состоящая на 91% из RDX.

Пластификатором в ней служит диоктилсебацинат. Чехословацкая пластическая взрывчатка «Semtex» представляет собой смесь гексогена и тэна (TNT). Причём процентное содержание изменяется в зависимости от варианта.

Пластификатор «Семтекса» – диоктилфтанат. Во время Второй Мировой войны пластичная взрывчатка поставлялась в виде шашек массой 113 грамм в вощёной бумаге. Современные заряды С-4 – шашки массой 566 грамм в пластиковой оболочке.

Эффективность пластичной взрывчатки не могла не привлечь внимание террористов. Это привело к тому, что на заводах стали помечать заряды химическими метками. Поскольку «в домашних условиях» такое вещество воспроизвести нельзя, это является достаточно действенным средством ограничения его оборота.
RDX стал основой и для взрывчатых веществ с пластичным связующим (Polymer-Bonded Explosives).

Эти составы отличаются малой чувствительностью и высокой прочностью и применялись в термоядерном оружии. При помощи PBX инициировали подрыв ядерного заряда, создающего условия для протекания реакции синтеза.

А вот самый маленький «снаряд», в котором применён разрывной заряд RDX – пуля Mk.211 калибра 12,7мм. В этом случае чувствительность даже в ппюс, так как детонатора пуля не содержит – заряд инициируется воспламенением зажигательного состава при ударе о преграду.

Сравнение с другими взрывчатыми веществами

Для наглядности приведём небольшую таблицу с характеристиками различных ВВ. Возьмём тротил, как «фактический стандарт», собственно гексоген и более позднюю взрывчатку – октоген. В качестве перспективного взрывчатого вещества послужит гексанитрогексаазаизовюрцитан.

Несложно понять, что по мощности RDX действительно превзошёл TNT. А вот октоген, даже превосходя предшественников по «взрывчатым» качествам, всё-таки не имел такого решительного превосходства, а в изготовлении оказался сложнее. Сложность и дороговизна изготовления пока что – барьер и для широкого распространения новейших ВВ. Даже если новые разработки гораздо мощнее гексогена.

Аналогом гексогена, который сможет его полностью вытеснить, считается малочувствительная взрывчатка FOX-7, полученная в Швеции в 1998 году. По характеристикам она близка к «композиции В», а её синтез несложен. Однако выпускают FOX-7 в малых масштабах, а о планах по её широкому применению ничего не известно.

Ядовитость гексогена

Да, сам по себе циклотриметилентринитрамин ядовит. Но, поскольку, как лекарство, он так и не состоялся, на это внимания не обращали и не считали недостатком. Во время Вьетнамской войны на протяжении 1969 года почти четыре десятка солдат получили отравление после того, как использовали вместо дров плитки С-4.

Дым, который образовывался при горении взрывчатки, и оказался ядовитым. Впрочем, никаких заметных последствий это не повлекло. Ограниченное применение на гражданском рынке гексоген нашёл как крысиный яд.

Гексоген появился позже тротила, а в массовом сознании отпечатался не так сильно. Но вот о том, какая взрывчатка более значима для развития военной техники и сыграла большую роль в той или иной войне – можно спорить.

С 30-х годов 20 века он был основой «начинки» снарядов и гранат, фугасных и кумулятивных зарядов.

Только в недавний период RDX стал несколько уступать позиции малочувствительным взрывчатым веществам на основе HMX – октогена. Но до сих пор можно с уверенностью говорить о том, что гексоген остаётся самой массовой взрывчаткой, сочетающей в себе высокие разрушительные качества и простоту промышленного изготовления.

Не забывайте оставлять свои комментарии на сайте и делиться своим мнением.