مواد منفجره نیتروسلولز

مواد منفجره نیتروسلولز

مواد منفجره موادی هستند که از نظر شیمیایی ناپایدار هستند و در صورت آغاز فرایند انفجار، با سرعت زیاد منبسط میشوند و حجم زیادی گاز و گاهی نور و صدای زیاد تولید میکنند. این آزادشدن گاز به نوبه خود میتواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف و تبدیل شدن آنها به ترکش شود. هر ترکیب انفجاری از دو بخش اکسید کننده و سوخت تشکیل شدهاست. هر ماده سوختی، در حرارت مناسب و در کنار اکسیژن آتش میگیرد و میسوزد. اما چون در هوا اکسیژن به صورت خالص وجود ندارد، سوختن این مواد به تدریج صورت میگیرد. در مواد منفجره، در کنار سوخت، ماده اکسید کننده افزوده میشود. ماده اکسید کننده، در هنگام واکنش مقدار زیادی اکسیژن آزاد میکند و این اکسیژن با سوخت ترکیب شده و باعث واکنش ناگهانی کل سوخت میشود و انفجار به وجود میآید، بدین دلیل مواد منفجره برای واکنش نیازی به هوا ندارند و اکسیژن مورد نیاز خود را از درون خود تأمین میکنند. ماده منفجره ترکیب شیمیایی یا مخلوط مکانیکی است. هر ماده سوختنی قابل انفجار است اگر این شرایط فراهم شود:

اکسیژن به اندازه کافی باشد.

امکان ترکیب سریع اکسیژن با ماده سوختنی فراهم باشد.

شکستن سنگ با استفاده از مواد منفجره از ابتدای قرن ۱۷ و همزمان با ساخت باروت، شروع شد. تی.جی پلانز در سال ۱۸۱۳ نیترو سلولز را ساخت. در سال ۱۷۶۷ آلفرد نوبل برای سادگی حمل نیترو گلیسیرین آن را جذب دیاتومیت کرد و جسمی پلاستیکی شامل ۷۵ درصد نیترو گلیسیرین بدست آمد. این ماده میتواند تا سه برابر وزن خود، نیترو گلیسیرین جذب کند و محصول آن «Guhar Dynamite» نامیده شد. دینامیت برگرفته از کلمه یونانی «dynamits» به معنی نیرو است در سال ۱۸۷۵ آلفرد نوبل نوعی دینامیت از ژلاتین انفجاری ساخت که مخلوط ژلاتینی شکل از ۹۲ درصد نیترو گلیسیرین و ۸ درصد نیترو سلولز بود که هنوز هم از مواد منفجره قوی صنعتی است. به دنبال آن در سال ۱۸۷۹ از مخلوط کردن نیترات سدیم و دیگر مواد به ژلاتین انفجاری مواد منفجره ضعیفتر به دست آمد. انواع زیادی از مواد منفجره بر این اساس ساخته شدهاند. مواد منفجره اکسیژن مایع در ۱۸۹۵ ساخته شد و نیترات آمونیوم بعنوان ماده منفجره در سال ۱۸۷۶ تولید شد؛ اما کاربرد مخلوط آن با سوخت مایع بعنوان ماده منفجره صنعتی از سال ۱۹۵۵ میلادی متداول شد. در سال ۱۹۲۰ از اختلاط دی نیترو گلیکول به دینامیتها از انجماد آنان جلوگیری شد. در دهههای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ مواد منفجره ژلهای و در دهههای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ مواد منفجره امولیسیون ساخته و به بازار مصرف تحویل شد.

نیترو سلولز ماده منفجره ی با حساسیت کم است، که در ترکیب دینامیتها از آن استفاده میکنند و در صورتی که نیتروسلولز را با مایرول و نیترو گلسیرین مخلوط کنیم ماده منفجرهای بدست میآید که دارای قدرت تخریبی زیادی است. مواد لازم: – اسید سولفوریک ٩٨% صنعتی، ۵٠٠ سی سی – اسید نیتریک آزمایشگاهی ۶۵% یا اسید نیتریک صنعتی، ٣٠٠ سی سی – پنبه ۶٠ گرم – ظرف حاوی آب و یخ وسایل لازم: – دماسنج – همزن شیشه ای – یک ظرف پلاستیکی سر دار ٢ لیتری – ظرف حاوی آب و یخ – دستکش و ماسک شیوه تهیه : ابتدا مقدار ٣٠٠ سی سی اسید نیتریک را درون ظرف ٢ لیتری ریخته و مقدار۵٠٠ سی سی اسید سولفوریک را به آن اضافه می کنیم. سر ظرف پلاستیکی را روی آن میگذاریم و ظرف حاوی اسیدها را در آب خنک میگذاریم و صبر میکنیم تا دمای اسیدها به دمای محیط برسد. سپس ظرف حاوی اسیدها را درون ظرف آب و یخ میگذاریم تا دمای اسیدها به١٠-١۵ درجه برسد. وقتی به این دما رسید، ۶٠ گرم پنبه را کم کم به اسیدها اضافه میکنیم و با همزن شیشهای پنبه را به درون اسید هدایت میکنیم. سر ظرف پلاستیکی را روی آن گذاشته و یک ساعت صبر میکنیم. در این مدت سر ظرف پلاستیکی را سه تا چهار بار، برداشته و پنبه ها را با همزن شیشه ای به هم میزنیم . نیتروسلولز را از درون اسیدها بیرون می اوریم و آن ها را فشار میدهیم تا اسید از درون آن خارج شود. سپس نیتروسلولز را درون ۴ لیتر آب ١٠ درجه میریزیم و با دست نیتروسلولز را فشار میدهیم تا اسید از آن جدا شود. دوباره نیتروسلولز را درون ۴ لیترآب میریزیم و دوباره آن را با دست فشار میدهیم تا مقدار اسیدی که هنوز در نیتروسلولز باقی مانده از آن خارج شود. در آخر نیتروسلولز را فشار میدهیم تا مقدار آبی که درون نیتروسلولز است از آن خارج شود. و نیتروسلولز را درون یک ظرف پهن کرده و صبر میکنیم تا کاملا خشک شود. نیترو سلولز به شعله آتش حساس میباشد. هیچ وقت به مقدار زیاد آن را به شعله آتش نزدیک نکنید. برای اینکه ماده منفجره قدرتمندی بسازید کافی است مقدار ۵٠ گرم نیتروسلولز را با ۵٠٠ سی سی مایرول مخلوط کنید تا ماده ی منفجره ی بدست آید که سرعت انفجار آن ٧٨٠٠ متر در ثانیه است.

نیتروسلولز یک ترکیب شیمیایی است. و جرم مولی آن Variable میباشد. شکل ظاهری این ترکیب، رشتههای پنبه مانند سفید مایل به زرد است. این ماده در حقیقت از نیتراسیون پنبه با استفاده از اسید نیتریک و در حضور کاتالیزور (سولفوریک اسید) تولید می شود. این ماده پس از باروت کشف شد و از آن قویتر بود و به همین دلیل در صنایع مورد استقبال قرار گرفت. در حقیقت این ماده بیش از پنچ برابر باروت سیاه قدرت انفجاری داشت. یک ویژگی مهم مواد پلاستیکی در صنعت ، فرآیند پذیر بودن یا Processible بودن آن است. اگر مادهای قابل ذوب یا قابل حل باشد، در صنعت قابل استفاده است و گرنه نمیتوان از آن استفاده صنعتی کرد. چون نمیتوانیم آن را برای تهیه مواد بکار ببریم. سلولز نه قابل حل و نه قابل ذوب است و قبل از ذوب تجزیه میشود. پس فرآیند پذیر نیست. اما نیترات سلولز هم قابل حل و هم قابل ذوب است. یعنی وایسا هیکات ، سلولز فرآیند ناپذیر را به نیترات سلولز فرآیند پذیر تبدیل کرد. نیترات سلولز ایراداتی دارد. از این رو تلاش برای جایگزین کردن یک پلاستیک دیگر به جای آن آغاز شد. در سال 1908 مایلز استات را تهیه کرد که هم مزیت نیترو سلولز را دارد و هم کارکردن با آن آسانتر است و خطرات کمتری دارد.

ترینیتروتولوئن یا تیانتی (TNT) یا تروتیل یک مرکب هیدروکربن معطر بلوری و زرد رنگ است که در ۳۵۴ درجه کلوین ذوب میشود. تیانتی ماده منفجره است که سرعت انفجار آن ۷۰۲۸ متر در ثانیه میباشد و در بسیاری از ترکیبات انفجاری بکار میرود. تیانتی بهوسیله نیتراسیون تولوئن C6H5CH3 تهیه میشود و فرمول شیمیایی آن (CH3(NO2)C6H2) و نام آیوپاک آن ۲,۴,۶ Trinitromethylbenzene است.

نیتروگلیسرین از نیترودار کردن گلیسیرین حاصل می گردد و ماده منفجره بسیار قوی می باشد.

اوره نیترات با فرمول شیمیایی CH۵N۳O۴ یک ترکیب شیمیایی است.

تهیه نیترات اوره:

نیترات اوره در صورتی که بخواهید، نیترات اوره را درست بکنید، به وسائل و مواد زیر نیاز دارید. وسایل لازم: ١- بشر ١ لیتری ٢- همزن شیشه ای ٣- قیف وپارچه صافی ۴- دماسنج ۵- ماسک و دستکش مواد لازم: ١- اسید نیتریک صنعتی ٢٢۵ سی سی ٢- اوره آزمایشگاهی یا کود اوره ٢٠٠ گرم البته اگر از اوره آزمایشگاهی استفاده کنید، قدرت انفجاری آن کمی بیشتر می شود. شیوه تهیه: ابتدا اوره را دربشر ١ لیتری ریخته و ،٣٠٠تا ۴٠٠ سی سی آب را به بشر اضافه می کنیم و آن را با همزن شیشه ای به هم می زنیم تا کاملا در آب حل شود. وقتی اوره کاملا در آب حل شد اسید نیتریک را کم کم به بشر اضافه میکنیم به نحوی که دما از ٣٠ تا ۴٠ درجه سانتیگراد بالاتر نرود. بعد از اضافه کردن کامل اسید نیتریک، ده دقیقه صبر میکنیم. سپس نیترات اوره را که در ته بشر ته نشین شده، با استفاده از قیف و پارچه فیلتر میکنیم. برای شستشوی دانههای نیترات اوره، از نا خالصی، ٢ مرتبه مقداری آب را روی آن میریزیم. مقدار آب نباید زیاد باشد و بیشتر از ٢ بار نیترات اوره را با آب شستشو ندهید، زیرا آب، نیترات اوره را در خود حل می کند و نیترات اوره به هدر میرود. نیترات اوره را درون ظرفی پهن می کنیم (درون ظرف پلاستیکی) تا کاملاخشک شود. رنگ دانههای نیترات اوره سفید متمایل به صورتی میباشد. حساسیت نیترات اوره خیلی کم میباشد. از نظر نگهداری هیچ مشکلی ندارد، فقط برای انفجار آن باید از یک بوستر (تقویت کننده) یا به عبارتی یک بمب کوچک استفاده کرد، زیرا نیترات اوره خیلی غیر حساس میباشد و با یک چاشنی منفجر نمی شود. برای انفجار ١٢ کیلو نیترات اوره میباید از بوستر١٠٠ تا ٢٠٠ سی سی مایرول، یا ١٠٠ گرم ار دی ایکس و یا ١٠٠ گرم پتن استفاده کرد. انفجار ١٠ تا ١۵ کیلو نیترات اوره نسبتا قدرتمند میباشد ولی قدرت انفجاری آن از ۵ تا ١٠ لیتر مایرول کمتر است. برای بدست آوردن مقدار بیشتر نیترات اوره میتوانید نسبتها را چند برابر کنید. مثلا ١ کیلو اوره را در آب حل کنید و ١١٠٠ سی سی نیتریک اسید را به آن اضافه کنید. به جای بشر هم میتوانید از ظروف پلاستیکی بزرگ برای ساخت مقادیر زیاد نیترات اوره استفاده کنید.

استفاده اصلی نیتروسلولز در تهیه پلاستیک ها، فیلم ها و سیمان هاست. نیتروسلولز در صنعت مواد منفجره، فیبرهای سنتزی (ابریشم چارد و نفت)، روغن های هواپیما، روغن جلای اتومبیل، شیشه نرم اتومبیل و فیلم عکاسی کاربرد دارد.

دسته بندی :