referat, referate , referat romana, referat istorie, referat geografie, referat fizica, referat engleza, referat chimie, referat franceza, referat biologie
 
Astronomie Istorie Marketing Matematica
Medicina Psihologie Religie Romana
Arte Plastice Spaniola Mecanica Informatica
Germana Biologie Chimie Diverse
Drept Economie Engleza Filozofie
Fizica Franceza Geografie Educatie Fizica
 

Substante explozibile

Categoria: Referat Chimie

Descriere:

Substanţele explozive folosite în tehnica militară se pot clasifica în funcţie de domeniul de utilizare (figura 1) în următoarele grupe:
Explozivii primari se utilizează la amorsarea celorlalţi explozivi deoarece iniţierea lor necesita energii de activare mici. Forma lor specifica de transformare exploziva este detonaţia...

Varianta Printabila 


untitled

Introducere

 

Orice rezultat ştiinţific este util chiar şi atunci cnd invalidează un alt rezultat sau abandonează o metodă. Studiul substanţelor explozive şi al fenomenelor de transformare explozivă a reprezentat ntotdeauna o tentaţie asemenea zborului; el s-a configurat ca domeniu distinct mult mai trziu, datorită mijloacelor costisitoare de experimentare şi a multiplelor dificultăţi n modelare, deşi a reprezentat permanent o provocare prin multitudinea aplicaţiilor practice.

Modelarea efectelor exploziei asupra mediului adiacent sau nconjurător ocupă un loc important n cadrul programelor de cercetare pe plan mondial pentru modernizarea tehnicilor de utilizare a materialelor explozive. Tendinţele nregistrate se nscriu pe calea aproximării ct mai precise a modului de manifestare a efectelor exploziei n scopul anticipării,  ncă din momentul proiectării, a rezultatelor finale.

Dintre toate ramurile industriei chimice, fabricaţia substanţelor explozive este aceea n care pericolele sunt cele mai mari, deci aici problemele legate de siguranţa muncii sunt cele mai profund studiate, datorita faptului ca suntem acele persoane ce lucram cu substanţe chimice, trebuie să cunoaştem proprietăţile explozibile ale substanţelor, de aceea am şi ales aceasta tema pentru a o studia.

Lucrarea data  este alcătuita din şase paragrafe ce ne oferă posibilitatea de a lua cunoştinţă cu  istoria, compoziţia, proprietăţile fizico-chimice a  substanţelor explozibile, şi a compuşilor pirotehnici.


1  Istoria substanţelor  explozive

 

Prima ntrebuinţare a explozivilor a avut loc n domeniul militar, iar

primul exploziv utilizat a fost pulberea cu fum (pulberea neagră) fabricată din

salpetru, sulf şi cărbune. Nu se cunoaşte cu exactitate cnd şi cine a inventat

pulberea neagră, dar este cert că din primul secol al erei noastre, chinezii

cunoşteau amestecurile din salpetru, sulf şi cărbune. Iniţial, pulberea neagră

era folosită ca mijloc de aprindere, mai trziu, arabii au descoperit şi

proprietăţile de azvrlire ale gazelor rezultate din arderea pulberilor. n jurul

anului 1290, arabii fabricau pulberea neagră dintr-un amestec de 74%

salpetru, 10% sulf şi 15% cărbune, respectiv un dozaj aproape identic cu cel

de astăzi. Următorul pas, după descoperirea puterii de propulsie a gazelor

rezultate din arderea pulberii, a fost inventarea tunurilor. n Europa, tunurile au

fost utilizate prima dată n bătălia de la Crecy (3 tunuri). n secolul al XVI-lea,

apare ideea de a construi proiectile găurite n care să se introducă pulbere

neagră, pentru a mări efectul de distrugere. Această idee a ridicat două

probleme ce trebuiau rezolvate, respectiv materialul din care să fie fabricate

proiectile pentru a nu se sparge cnd se găuresc şi modul de iniţiere a

ncărcăturii explozive. Astfel se explică faptul că bombele şi obuzele apar pe

cmpul de luptă doar n secolul al XVII-lea. Odată cu naşterea şi dezvoltarea

chimiei moderne sunt create premizele pentru obţinerea de noi substanţe

explozive cu proprietăţi distructive superioare.

 

n anul 1863 Wilbrand descoperă trotilul, dar acesta este folosit la ncărcarea proiectilelor doar ncepnd cu anul 1902 n Prusia, după punerea la punct a unor metode de nitrare mai economice. ntr-un timp relativ scurt, trotilul a devenit explozivul de bază la ncărcarea proiectilelor de artilerie, lucru  explicat printr-o sensibilitate mică la acţiunile mecanice, ceea ce elimina pericolul explodării n timpul tragerii.

n anul 1879 Mihler descoperă tetrilul, exploziv puternic şi brizant, foarte sensibil la amorsare, proprietăţi care determină ca n prezent să fie unul

din principalii explozivi folosiţi la prepararea detonatorilor pentru focoase şi  capse detonante.

ncă de la descoperirea nitroglicerinei, n anul 1846, de către italianul

A. Sobrero, acesteia i-au fost recunoscute proprietăţile explozive, ca şi

posibilităţile de folosire n exploatările miniere, dar pericolele de fabricaţie şi

de utilizare, fiind att de mari, au făcut ca aceasta să fie puţin utilizată pană n

anul 1864, cnd A. Nobel brevetează prepararea sa. Pentru a reduce

sensibilitatea nitroglicerinei, Nobel o absoarbe ntr-o rocă organică -

kieselguhr - obţinnd astfel dinamita guhr (1867). Pentru a iniţia dinamita guhr,

Nobel pune la punct primul detonator, construit dintr-o anvelopă metalică care

conţine fulminatul de mercur. Această descoperire poate fi considerată ca fiind

unul din evenimentele cele mai importante din dezvoltarea explozivilor.

Datorită neajunsurilor prezentate de pulberile negre, respectiv

compoziţia pulberii negre care nu furnizează o energie utilizabilă suficientă şi

necesitatea adaptării granulaţiei pulberii, funcţie de viteza pe care dorim să o

obţinem la o armă, paralel cu obţinerea unor noi explozivi au fost amplificate

eforturile pentru descoperirea de noi pulberi. Astfel, după descoperirea

nitrocelulozei şi nitroglicerinei, două substanţe explozive care nu puteau fi

folosite la lansarea proiectilelor din armele de foc, prin prelucrarea

corespunzătoare a acestora s-a obţinut o noua clasa de pulberi - pulberi

coloidale sau pulberi fără fum. In acest sens Vieille, n anul 1884, a tratat

nitroceluloza cu o soluţie de alcool-eter, obţinnd o substanţă coloidala care

arde fără ca gazele calde degajate să o pătrundă şi astfel să o dezagrege. Deşi

Nobel realizase dinamita din 1867, ea nu putea fi folosită ca forţă de propulsie

ntr-o armă de foc. n anul 1875, el obţine dinamita goma, adăugnd la

nitroglicerină o mică proporţie de nitroceluloză (8%). Crescnd această

proporţie pnă la 50%, Nobel obţine n 1888, o substanţă cornoasă numita

balistica, cu proprietăţi de combustie total analoage cu cele prezentate de

pulberea lui Vieille. Aceste pulberi, denumite coloidale, prezintă avantajul că,

datorită gelatinizării, gazele de combustie nu pot pătrunde n suprafaţa pulberii

şi astfel combustia va avea loc n straturi paralele, iar debitul gazelor de

combustie poate astfel să fie reglat prin forma şi dimensiunile grăunţilor, lucru

imposibil n cazul pulberii negre. Alte avantaje ale acestor pulberi constau n

energia eliberată de unitatea de masă, care este mult mai mare şi proprietatea

că ntreaga masă a pulberii se gazifică, respectiv producerea de fum este

neglijabilă.

Apărute n Germania, pulberile cu nitroglicerină s-au impus n

majoritatea ţărilor n intervalul dintre cele doua războaie mondiale, dar

dependenţa acestor pulberi de o bază deficitară de materii prime şi puternica

acţiune erozivă asupra materialului gurilor de foc au făcut să se caute un

nlocuitor al nitroglicerinei. Astfel au apărut pulberile diglicolice, adică pulberi

cu dinitroglicol. Dinitroglicolul prezintă o capacitate de gelatinizare mai bună

dect a nitroglicerinei şi nitrocelulozei, obţinndu-se o suprafaţă a elementelor

de pulbere mult mai uniformă, ceea ce conduce la o dispersie a vitezelor mult

mai mică. Alt avantaj al acestor pulberi constă n posibilitatea introducerii n

masa lor a unor amestecuri mecanice, cum ar fi sulfatul de potasiu sau alte

săruri, ce nu prezintă proprietăţi de gelatinizare, dar produc anihilarea flăcării

la gura ţevii. Aceste pulberi au putere calorifică mai scăzută, fapt pentru care

se reduce uzura ţevii, dar n acelaşi timp scade şi viteza lor de deflagraţie.

Capacitatea de gelatinizare bună a dinitroglicolului a deschis calea realizării

aşa numitelor pulberi brizante, prin introducerea de explozivi n masa lor.

n ceea ce priveşte explozivii de iniţiere, cu toate neajunsurile sale,

fulminatul de mercur a fost un timp ndelungat singurul exploziv de iniţiere

folosit. Abia n 1890, Curtius prepara azotura de plumb, exploziv de iniţiere cu

o mai mare siguranţă n manipulare şi ntrebuinţare dect fulminatul de

mercur. n perioada celui de al doilea război mondial au nceput să fie utilizaţi

ncă doi explozivi de iniţiere, respectiv stifnatul de plumb şi tetrazenul.

După ce aerul şi oxigenul au putut fi lichefiaţi, s-a propus constituirea

de explozivi pe bază de oxigen lichid, asociindu-se drept combustibil: cărbune

pulverizat, petrol absorbit n kieselguhr şi negru de fum.

Perioada de după primul război mondial se caracterizează prin

apariţia unor explozivi de mare brizanţă cum ar fi pentrita şi hexogenul.

Pentrita, cunoscută din 1894 cnd a fost introdusă de germani pentru

a uşura combustia pulberilor fără fum, este un exploziv puternic cu o mare

sensibilitate de amorsare, drept urmare poate fi introdus n numeroase

amestecuri ca agent sensibilizant.

Hexogenul a fost preparat 1899 de Henning, dar abia in 1922 Hertz

evidenţiază proprietăţile sale explozive. Hexogenul, cunoscut de americani

sub denumirea de ciclonit, numit de englezi RDX iar de italieni T4, este un

exploziv brizant, relativ sensibil la şoc şi la amorsare şi foarte inflamabil. Fiind

mai puţin sensibil la frecare dect pentrita, este de multe ori preferat acesteia.

O mare ntrebuinţare au căpătat-o, n anii ultimului război,

amestecurile din diferite proporţii ale tetrilului, hexogenului şi pentritei cu

trotilul. Explozivii destinaţi ncărcăturilor cu efect cumulativ, trebuie să se

caracterizeze printr-o sensibilitate destul de mare pentru a uşura iniţierea şi

printr-o viteză mare de detonaţie pentru a forma jetul cel mai eficace de

detonaţie. Aceste cerinţe sunt ndeplinite de pentolită, care reprezintă un

amestec de pentrită şi trotil, de ciclotol obţinut prin combinarea hexogenului cu

trotilul sau de un alt amestec exploziv, cunoscut sub numele de PTX, care

rezulta din combinarea hexogenului cu trotilul şi tetrilul.

Explozivul, care a devenit foarte utilizat datorita procesului de

fabricaţie simplu, sau unor proprietăţi explozive excelente – posedă cea mai

mare brizantă dintre toţi explozivii de sensibilitate comparabilă- este haleita

sau EDNA (etilen dinitramina) care a fost descoperită n 1877 de Franchimont

şi Klobbie, dar ale cărui proprietăţi explozive au fost recunoscute n 1935. n

amestec cu trotilul formează ednatolul.

n anii de după cel de-al doilea război, o mare răspndire au căpătat-o

explozivii plastici. Problema realizării de explozivi plastici se reduce la găsirea

unei tehnologii datorită căreia să se confere consistenţă plastică unui exploziv de

potenţial nalt, fără a rezulta prin aceasta, o atenuare a caracteristicilor lui

energetice şi care să poată suporta mai bine efectele unei solicitări puternice la

care este supus explozivul. ncă de la nceputul acestui secol, s-au brevetat

diferite tehnologii de plastifiere a trotilului sau a altor explozivi, dar nici una nu a

dat satisfacţia dorită, ntruct prin aceste tehnologii de plastifiere s-a sacrificat ntro

măsură prea mare puterea substanţelor explozive. Soluţia care s-a impus şi

care a dus la realizarea de explozivi plastici este cea oferita de obţinerea unui

exploziv coloidal compus dintr-un nitroester şi nitroceluloză. n prezent au fost

obţinuţi explozivi plastici a căror putere este aproape egală cu aceea a

explozivilor moleculari. n plus, explozivii plastici prezintă o remarcabilă

insensibilitate la acţiunile mecanice, ceea ce face ca atunci cnd sunt ncărcaţi n

proiectile, să poată rezista la acceleraţiile mari şi la şocurile dinamice ce apar la

viteze mari şi n special la impactul cu blindajul.

Un pas important, dar nu benefic pentru omenire, n mărirea forţei

distructive a explozivilor, l-a făcut fizica prin descoperirile sale n domeniul

energiei atomice. Astfel, ncepnd cu deceniul cinci, al acestui secol, a apărut

un domeniu nou, alături de acela clasic al explozivilor chimici, domeniul

explozivilor nucleari.

 


2  Clasificarea substanţelor explozive

 

Prin substanţe explozive denumite in limbajul uzual si explozivi  se nţelege substanţa sau amestecul de substanţe care sub acţiunea unui impuls de iniţiere –caloric , mecanic, electric sau chimic - are proprietatea de a se descompune brusc şi violent, cu dezvoltare de căldură, lumina şi gaz provocnd o creştere mare a presiunii la locul exploziei.

Explozia este un proces de transformare fizico-chimica a materiei extrem de rapid , nsoţit de o degajare de căldură şi de formare unor gaze sau vapori puternic ncălziţi care conduc un lucru mecanic de distrugere sau de deplasare. Descompunerea exploziva are la baza reacţii chimice de descompunere sau oxidoreducere.

Procesul de transformare exploziva este caracterizat de acţiunea simultană a următorilor factori: viteza mare a transformării, caracterul exoterm al transformării si formarea produşilor gazoşi.

Cel mai caracteristic dintre aceşti factori este viteza procesului, care variază pentru diverşi explozivi de la fracţiuni de metru pna la mii de metri pe secunda.

In funcţie de viteza procesului, transformarea exploziva se prezintă sub doua forme principale deosebite: deflagraţia si detonaţia.

Deflagraţia se caracterizează printr-o viteza relativ mica a transformării de ordinul milimetrilor sau al metrilor pe secunda.

Detonaţia se caracterizează printr-o viteza mare a transformării de ordinul miilor de metri pe secunda. Viteza de detonaţie reprezintă o constanta a ncărcăturii de exploziv şi constituie caracteristica comparativa de baza dintre diverşi explozivi. Aceste viteze sunt cuprinse n limitele a 3000-10000m/s, evidenţiindu-se explozivii realizaţi recent cu viteze de detonaţie de peste 8 000 m/s.

Acţiunea cumulativa consta in multiplicarea puterii exploziei prin concentrarea acesteia ntr-o anumita direcţie – concentrarea jetului exploziv pe o direcţie – formnd un jet cumulativ.

Viteza de mişcare a jetului este de peste 10 000 m/s la o presiunea de 100 000 kgf/cm2; permiţind perforarea blindajelor de otel cu grosimi de 400-800mm.

Substanţele explozive folosite n tehnica militară se pot clasifica n funcţie de domeniul de utilizare (figura 1) n următoarele grupe:

Explozivii primari se utilizează la amorsarea celorlalţi explozivi deoarece iniţierea lor necesita energii de activare mici. Forma lor specifica de transformare exploziva este detonaţia. Sunt utilizaţi la fabricarea mijloacelor de iniţiere.

 

Reprezentanţi:

Fulminaţii metalelor grele(fulminatul de mercur fulminatul de argint);

Derivaţii acidului azotic (azotura de plumb şi azotura de argint);

Stifnatii şi picraţii metalelor grele(sifnatul de plumb);

Diazodinitrofenolul;

Tetrazenul;

 

Explozivi secundari sau brizanţi, n stare pura sau n amestec cu alte substanţe explozive sau neexplozive, se ntrebuinţează la ncărcarea tuturor tipurilor de muniţii(grenade, mine, proectile, bombe), la realizarea fitilelor detonate, ori ca ncărcaturi explozive utilizate la lucrări de puşcare, afinare, derocare ş.a., in unele tehnologii neconvenţionale (placare ambutisare stantare mandrinare, durificare) etc.

 

Reprezentaţi

Nitroderivaţii din seria aromatica(trotilul, tetrilul, dinitrobenzenul);

Nitroderivaţii ai aminelor(hexogenul, octogenul);

Nitraţii sau esterii acidului azotic(nitratul de glicerina nitratul de celuloza si pentrita);

Amestecuri explozive (amoniţi, amonali, amatoli, dinamite şi oxilicviti ).

 

ntre cele doua tipuri prezentate, nu se poate face o delimitare exactă, ntruct există unii, de exemplu pentrite sau tetritul, care au unele proprietăţi ce i situiază ntre explozivii primari şi secundari sau chiar acelaşi exploziv n condiţii diferite se poate comporta ca exploziv primar sau secundar.

 

Fgura 1. Clasificarea substantelor explozive


Pulberile au ca forma principala de transformare exploziva deflagraţia –combustie rapida ce se desfăsoară de obicei fără aportul oxigenului atmosferic, cu viteze sub 200 m/s. Transmiterea reacţiei (care de obicei este de oxido-reducere, exotermă, puternic gazogenă) de la un strat la altul se face prin conductibilitate termică dnd naştere unui lucru mecanic progresiv, de propulsie sau azvrlire.

Pulberile negre sunt amestecuri mecanice formate in general din trei componenţi, oxidant, carburant, liant. Ele au ca forma specifica de transformare exploziva deflagraţia - o combustie rapida cu viteze ce pot atinge 500m/s şi sunt utilizate pentru operaţii de derocări, la fabricarea ncărcaturilor de amplificare a impulsului mijloacelor de iniţiere, ori a ncărcaturilor de evacuare a subansamblelor din anvelopele metalice, la confecţionarea releelor ntrzietoare si a fitilelor de amorsare, ordinare.

Pulberile coloidale reprezintă compuşi ai nitrocelulozei, substanţa furnizoare de energie - transforma in coloid cu ajutorul gelatinuzatorilor. Daca gelatinizatorul este neutru sub raport energic(ex . amestec alcool-eter)pulberile obţinute sunt monobazice sau pulberi de baza simpla. Daca gelatinizatorul este substanţa exploziva

(ex .nitroglicerina), atunci pulberea devine multibază ; numărul de baze este dat de numărul substanţelor furnizoare de energie din compunerea pulberii. Ele sunt utilizate la fabricarea ncărcaturilor de azvrlire (pulberi balistice), la propulsia rachetelor(combustibili omogeni).

Compoziţiile pirotehnice sunt amestecuri mecanice de cel puţin trei  componenţi  oxidant, carburant, liant ce au ca principala forma de transformare exploziva combustia , a cărei viteza variază in funcţie de efectul pirotehnic pentru care au fost proiectate. Ele se ntrebuinţează la iluminarea, incendierea, fumizarea, mascarea sau indicarea obiectivelor, la marcarea unor porţiuni din traiectoria proiectilelor, la imitarea unor zgomote, la realizarea cordoanelor ntrzietoare şi la mult apreciate focuri de artificii.

 

Toate aceste materiale explozive, indiferent că sa utilizează in domeniul civil sau militar, trebuie sa corespunda unor cerinţe:

De siguranţa n manipulare , transport si exploatare

De efect maxim

De ordin economic şi strategic

 


3   Explozivi primari

 

Explozivii primari se utilizează pentru iniţierea transformării explozive a altor grupe de explozivi. De aceea, explozivii primari se mai numesc si explozivi de iniţiere. Transformarea exploziva a explozivilor de iniţiere este determinata de o acţiune mecanica sau termică, relativ slaba şi se caracterizează printr-o perioada scurta de creştere a vitezei procesului pnă la valoarea maximă.

Principala lor forma de transformare explozivă este detonaţia şi n condiţii obişnuite, ei pot deflagra numai in cantităţi extrem de mici.

Sensibilitatea lor foarte mare, comparativ cu ceilalţi explozivi chimici, permite sa fie identificaţi destul de uşor. Celelalte caracteristici explozive importante au valori mai mici dect explozivii secudari; astfel viteza de detonaţie este sub 5200m/s, volumul specific mai mic de 500 l/kg, brizanta sug 50% din cea a trotilului, căldura de explozie mai mica de 2000 kJ/kg.

Numărul explozivilor primari, din raţiuni economice, practice de utilizare, stabilitate chimica si putere de iniţiere, este limitat, deşi au fost brevetaţi foarte mulţi.

După ultimul  război mondial, experienţa a demonstrat ca numărul explozivilor de iniţiere  utilizaţi rămne aproximativ constant, cei mai des folosiţi fiind: Fulminatul de mercur , stifnatul de plumb, azotura de plumb, tetrazenul, diazodinitrofenolul  si intr-o mică măsură  sulfocianatul de plumb.

Gama explozivilor de iniţiere cu fabricare industrială diferă şi de la o ţară la alta funcţie de posibilităţile tehnice şi tradiţia n domeniu.

Explozivii de iniţiere se ntrebuinţează mai ales pentru ncărcarea capselor de aprindere si capselor detonate.

Fulminatul de mercur

Hg(CNO)2

untitled

Fulminatul de mercur este cel mai vechi dintre explozivii primari, fiind preparat prima data de Johman von Lowenstren (1630-1703), dar numai in 1799 Edward Howard a descris prepararea si proprietăţile sale.

El este un exploziv de iniţiere cu caracteristici interesante, fiind utilizat mult timp in amestecuri cu alţi componenţi pentru capsele de aprindere şi in stare pură n capsele detonate.

Gradul de utilizare  a crescut datorita principalului sau dezavantaj – lipsa de stabilitate chimica la temperatura peste 50C.

 

Proprietăţile fulminatului de mercur

Fulminatul de mercur se prezintă sub forma de cristale de culoare alb-cenuşiu. In practica se ntlnesc doua tipuri de fulminat: alb şi gri in funcţie de concentraţia şi proporţia materiilor prime. Aceşti factori pot influenta chiar si mărimea cristalelor.

Fulminatul de mercur se conserva bine in apa rece n care este insolubil, dar este solubil n alcool, amoniac piridina şi soluţie de clorură de potasiu. Cnd este umezit cu 5% apă explozia nu se propagă, iar cnd conţine 25% apă, explozia nu se va mai produce.

In stare uscata este periculos datorita sensibilităţii sale excesive, deşi n aceasta stare poate fi conservat mult timp fără sa se altereze; n stare umeda fulminatul de mercur se descompune uşor.

Astăzi pe plan mondial, fulminatul de mercur este utilizat din ce n ce mai rar, fiind nlocuit de azotura de plumb şi stifnatul de plumb.

Ecuaţia de descompunere a fulminatului de mercur este următoarea:

Hg(ONC)2 2CO + N2 + Hg

Temperatura produşilor gazoşi dezvoltaţi la explozie este nalta şi poate sa ajungă la 3560C, compoziţia produşilor de reacţie, determinata experimental, fiind următoarea: CO2 – 0.15% , CO- 65.7%, N2 – 32.28% si Hg – 1.87%.

Fulminatul de mercur este mai sensibil la impact dect azotura de plumb şi stifnatul de plumb. Fiind la fel de sensibil la impact ca tetrazenul si diazonitrofenolul (DDNF), aceşti 3 explozivi sunt cei mai utilizaţi in armata.

Una din cele mai reprezentative caracteristici ale sale este sensibilitatea la percuţie. Stabilirea chimica relativ redusa este un alt dezavantaj pentru  care se ncearcă nlocuirea sa.

Mănuirea fulminatului de mercur  este o operaţie de periculoase din punctul de vedere al toxicităţii. Atmosfera nu trebuie sa conţine mai mult de 0.1 mg/m3 , iar contactul cu pielea trebuie evitat.

Fulminatul de Argint

AgCNO

Fulminatul de argint (AgCNO) este un exploziv primar cu proprietari uşor superioare fata de compusul mercuric, dar mult mai costisitor si periculos; el cristalizează sub forme aciculare albe şi lucioase, este puţin solubil in apa rece şi mai solubil n apă calda; se nchide la culoare sub acţiunea luminii devenind mai sensibil la şoc n comparaţie cu fulmiatul de mercur.

Fulmiatul de argint are o capacitate de iniţiere superioara fulminatului de mercur; este mai puţin hidroscopic şi mai stabil, iar la 130C detuna .

Cu toate avantajele prezentate, datorita preţului de cost ridicat s-a utilizat numai in produse speciale in SUA si Italia

Azotura de plumb

Pb(N3)2

Acidul azothidric si  sărurile sale de plumb, argint, mercur au fost preparate pentru prima data de Curtius in 1890. Fabricarea şi utilizarea sa a nceput nsa după primul război mondial, mai nti n Germania , nlocuind in anumite mijloace de iniţiere fulminatul de mercur.

Azotura  este practic insolubila n apa (in 100 ml apa aflata la 18C se dizolva doar 0.023g, cantitate care creste la 0.5g daca temperatura devine 100C), nu se dizolva n alcool etilic, se dizolva n amoniac, acid azotic diluat şi acid sulfuric şi este solubila n acetat de sodiu şi de plumb.

Datorita  temperaturii de inflamare relativ ridicate (327C), pentru mărirea sensibilităţii la temperatura a azidei, se adaugă ntotdeauna, n proporţii de circa 60% stifnat de plumb, care scade valoarea temperaturii la 288C.

Sub acţiunea flăcării, azida detuna, dar ea este relativ insensibila la acest tip de impuls iniţial. Daca se ncălzeşte la 250C, se descompune in azot si plumb fără explozie.

Sensibilitatea la frecare a azoturii pure este cea mai mare dintre toţi explozivii primari, fiind cuprinsa intre 0.1 şi 1 N. Sensibilitatea la şoc si frecare mai este n funcţie şi de mărimea şi forma cristalelor.

Un adaos de 5% de apa nu se scade sensibilitatea la acţiuni mecanice, iar experienţa a  demonstrat ca produsul detuna chiar sub apa. Sensibilitatea la scntei electrostatice este relativ mica (7 mJ); de aceea pentru mbunătăţirea ei se amesteca cu stifnat de plumb.

In stare uscata azotura are densitatea reala de 4.71 g/cm3, iar cea gravimetrica de 1.5g/cm3, nu reacţionează sau corodează otelul, fierul, nichelul, aluminiu, plumbul, zincul, staniu, cupru.

Azotura de plumb devie inactiva şi neexplozivă daca este suficient de tratată c-o soluţie de 5% acid azotic sau dizolvata ntr-o soluţie apoasa de acetat de amoniu 10%.

Comparativ cu alţi explozivi de iniţiere azotura prezintă dezavantajul unei relative insensibilităţi la flacăra.

Obţinerea azoturii de plumb se desfăşoară in trei trepte:

  • 2Na + 2NH3 ==> 2NaNH2 + H2
  • NaNH2 + N2O ==> NaN3 + H2O
  • 2NaN3 + Pb(CH3COO)2 ==>Pb(N3)2 + 2CH3COONa
  • Azotura de argint

    AgN3

    Azotura de argint (AgN3) este un exploziv primar puţin utilizat, fiind mult mai costisitor dect azotura de plumb; s-a folosit in Italia n detonetori speciali.

    Azotura se prezintă sub forma unor cristale aciculare, albe, apte sa iniţieze trotilul (0.05). Comparativ cu azotura de plumb, este mai sensibila la frecare si mai insensibila la soc si are avantajul ca temperatura de decrepitatie este mai redusa, deci nu trebuie amestecata cu stifnatul de plumb; temperatura sa de topire este de 251C, iar la 273C detuna puternic.

    Prezenta impurităţilor si  a defectelor de natura amorfa ngreunează ncărcarea

    (apar dilatări la compresiune). Substanţa este insolubila in apa, alcool, eter si acetona, dar solubila n acizii concentraţi, acid azotic diluat si amoniac.

     

    4  Explozivi secundari

    Explozivii secundari sunt acei  explozivi care se iniţiază prin intermediu celor primari, sunt substanţele sau amestecurile ca cea  mai mare ntrebuinţare din punct de vedere cantitativ, n momentul de fată. Pe baza lor se obţine o gama larga de amestecuri explozive cu destinaţie militară sau civila dar, deşi au caracteristici diferite (sensibilitate, densitate, viteza de detonaţie, brizanta), toate se folosesc in scopul obţinerii unui efect mecanic dorit, perfect reproductibil , cu cheltuieli minime.

    Primii explozivi de baza utilizaţi la ncărcarea muniţiilor au fost compuşii nitroaromatici in stare pura sau amestec cu azotat de amoniu.

    n prezent cunoaştem următorii explozivi secundari cum sunt: trotilul, pentrita, hexogenul, octogenul, tetrilul, nitroglicerina, azotatul de amoniu.

    Trotilul ( C7H5(NO2)3  este cel mai reprezentativ şi rămne ncă cel mai utilizat din lume; el are un preţ de cost redus, se ncarcă uşor şi prin turnare, mai ales că are  punctul  de topire sub temperatura de fierbere a apei.

    ncepnd cu al doilea război mondial a apărut o nouă generaţie de bază, ca pentrita, utilizata n capse şi fitile detonate, explozivi plastici, dar mai ales hexogenul, mult mai performant explozivul standart, nsă prezintă dificultăţi la ncărcare şi utilizare datorita sensibilităţii mari, fapt ce impune flegmatizarea sa. Hexogenul a devenit astfel de important ca trotilul.  n scopul creşterii permanente s-au căutat explozivi cu densităţi şi viteze de detonaţie ridicate, octogenul. Acest produs atinge viteze de detonaţie de D= 9150m/s la ρ0= 2.01g/cm3.

     

    Trotil

    Trotilul face parte din grupa nitroderivaţilor si a fost preparat pentru prima data de Hausserman n 1891.  A nceput sa fie utilizat la nceputul secolului nostru, devenind treptat cel mai ntrebuinţat si totodată explozivul standart.

    Aceasta proprietate de substanţa de referinţă demonstrează o dată n plus faptul că o bună perioada a fost singurul exploziv folosit la ncărcarea muniţiilor, că pe baza lui s-a executat o gamă foarte largă de testări privind efectele prin suflu, schije etc.

    Trotilul pur, 2,4,6 trinitrotoluen, este solid cristalizat n sistem romboedric, incolor.

    Produsul este practic insolubil in apă, 0,15% la 100C şi 0,01% la 0 C, dar se dizolvă bine n solvenţi organici, cum ar fi benzen , toluen, eter, etanol ş.a.

    Molecula compusului chimic este puternic suboxigenata, chiar supracarburată (n urma descompunerii apare depozit de carbon), balanţa de oxigen BOCO2= -74%, fapt ce influenţează negativ volumul specific, V0= 6201 l/kg şi căldura de explozie, Qe= 5060J/g.

    Datorită materiilor prime uzuale şi relativ ieftine a proceselor tehnologice destul de simple, trotilul reprezintă substantţa de bază pentru multe ncărcături ce destinaţie militară şi civilă.

     

    Nitroglicerina

    Tri-nitroglicerina a fost   descoperită  n anul 1846 de către  chimistul italian

    A. Sobrero.

    Nitroglicerina este un lichid uleios exploziv deosebit de puternic şi de instabil, are punctul de topire p.t = +13,2 C , parţial solubil in apă. n cantitate mică arde n aer. ncălzită la 40 C ncepe să degaje un miros caracteristic, temperatură ce marchează şi o creştere a sensibilităţii, la 145 C fierbe, iar volatilitatea la 60 C este de 0,11mg/cm2/oră. Prin ncălzire rapidă la 180 C, explodează. Este foarte sensibil la lovire şi frecare.

    Nitroglicerina este totodată unul dintre cei mai puternici explozivi secundari cu balanţa de oxigen pozitivă BOCO2 = +3,5% , cu volum important de gaze V0= 782 l/kg ce degajă la explozie, o substanţială cantitate de căldură Qe=6310 kJ/kg.

    Explozia se datorează unei oxidări intramoleculare a atomilor de carbon şi hidrogen pe socoteala oxigenului din grupele de acid azotic.

    2 C3H5(ONO2)3 →6CO2 + 5H2O + 3N2 + O2

    Sub impulsul unui mijloc de iniţiere detună cu o viteză de D= 7600 m/s.

    Nitroglicerina se ntrebuinţează la producerea unei game largi de explozivi, de pulberi, precum şi n industria farmaceutică.

     

     

    Azotatul de amoniu

    Azotura de amoniu NH4NO3, este o sare incoloră, formnd cristale rombice hidroscopice. Este foarte solubil n apă; 100g apă dizolvă 119 g la 0 C, 214g la 25 C şi 870g la 100 C. Se utilizează ca ngrăşămnt agricol şi la fabricarea anumitor explozivi industriali (pentru mine, cariere, tuneluri etc.), de obicei amestecat cu explozivi organici (trotil, nitroglicerină). ncălzit slab, pe la 170 C azotatul de amoniu se descompune n protozit de azot şi vapori de apă. La temperatură mai naltă, reacţia ia un curs diferit şi forma unei deflagraţii, decurgnd cu flacără galbenă:

    2NH4NO3→N2 + 2NO + 4H2O

    Sub acţiunea unei capse de fulminat de mercur se produce o detonatie:

    2NH4NO3→2 N2 +4H2O + O2

    La explozia azotatului de amoniu, ca şi la explozivii organici nu se formează substanţe solide(fum).


    5  Pulberi

     

    Prima ntrebuinţare a explozivilor a avut loc n domeniul militar, iar

    primul exploziv utilizat a fost pulberea cu fum (pulberea neagră) fabricată din

    salpetru, sulf şi cărbune. Nu se cunoaşte cu exactitate cnd şi cine a inventat

    pulberea neagră, dar este cert că din primul secol al erei noastre, chinezii

    cunoşteau amestecurile din salpetru, sulf şi cărbune. Iniţial, pulberea neagră

    era folosită ca mijloc de aprindere, mai trziu, arabii au descoperit şi

    proprietăţile de azvrlire ale gazelor rezultate din arderea pulberilor. n jurul

    anului 1290, arabii fabricau pulberea neagră dintr-un amestec de 74%

    salpetru, 10% sulf şi 15% cărbune, respectiv un dozaj aproape identic cu cel

    de astăzi.

    Pulberile sunt substanţele care n urma unei reacţii exoterme pot furniza energia necesară mişcării proectilului n gura de foc şi pe traiectorie, sau pentru propulsia rachetelor. Ele se folosesc şi la realizarea unor dispozitive pirotehnice.

    Pulberile se aprind relativ uşor, iar n volum nchis ard uniform, viteza de ardere fiind proporţională cu presiunea.

    n domeniu militar cele mai ntrebuinţate sunt pulberile coloidale, care au o gamă larga de culori. n general ele nu se topesc, sunt higroscopice dect explozivii primari şi secundari, nu reacţionează  cu metalele şi se găsesc sub formă de tuburi unu sau mai multe canale, benzi, lamele, tiruri.

    Substanţele ce intră n această  grupă sunt mai insensibile la şocuri mecanice dect explozivii, dar cu temperatură durepitaţie mai mică dect aceştea, ea fiind, n general, ntre 160C şi 200C . Pentru a-şi indeplini destinaţia, pulberile trebuie să aibă un volum mare de gaze ( V0= 750 l/kg), căldura ce apare deflagraţie să fie importantă (Qe=3500 kJ/kg), dar să nu producă deteriorarea prematură a interiorului ţevii, să dezvolte forţe n jur de 1000 kJ/kg.

    O problemă deosebită ea pulberilor coloidale reprezintă stabilitatea, deoarece n componenţa lor intră substanţe care se descompun n timp şi pot da naştere autoaprinderi.

     

    Pulberi negre (pulberi cu fum)

    Pulberile negre sunt amestecuri eterogene, solide, de azotat de potasiu sau uneori de azotat de sodiu, de sulf şi cărbune, materiile prime fiind mărunţite fin şi amestecate intim.

    Optimul proprietăţilor explozive se pare că se găseşte pentru compoziţii in jur de 75% azotat de potasiu 15% cărbune şi 10% sulf. Pentru pulberile ce ard foarte lent, conţinutul de sulf poate fi majorat pnă la 20%, iar cel de cărbune pnă la 18%, proporţia de KNO3 scăzind pnă la 62%.

     

    n tabelul 2 sunt prezentate unele reţele curent utilizate:

     

    Compoziţia

    P r o p r i e t ă ţ i

    KNO3

    S

    C

    Dens. gravimetrică

    Viteza de ardere

    %

    %

    %

    g/cm3

    m/s

    Pb. de vinăt. 1

    60

    22

    18

    0,9 – 0,94

    344 – 364

    Pb. de vnăt. 2

    58

    24

    18

    0,9 – 0,94

    340 – 360

    Pb. de vnăt. 3

    75

    15

    10

    0,99 – 1,033

    400 – 420

    Pb. fină lentă

    52

    30

    18

    0,900 – 0,925

    320 – 340

    Pb. uz militar

    78

    10

    12

    0,86 – 0,99

    364 – 384

     

    Pulberea neagră se inflamează uşor, dar combustia sa nu tranzitează niciodată n detonaţie, chiar sub confinarea cea mai puternică sau la iniţierea acestea cu un detonator.

    Deflagraţia pulberii negre se efectuiază totuşi cu viteză ridicată ( pna la  500-900m/s ) şi se manifestă deci prin transformări explozive violente a căror efecte sunt asemănătoare cu cele ale unei detonaţii. Din aceste motive pulberea neagră din punctul de vedere a reglementărilor internaţionale de transport, este clasificată ca un exploziv şi nu ca o pulbere.

    O posibilă ecuaţie de descompunere a pulberii negre va fi următoarea:

    20KNO3+32C+8S→5K2CO3+K2SO4+K2S2O3+3K2S+11CO2+16CO + 10N2

    Sensibilitatea pulberii negre la flacără este mai mare n comparaţie cu sensibilitatea la şoc şi frecare.

     

    Utilizarea pulberii negre

    Deşi a fost utilizată pe scară largă att in domeniu militar, ct şi n cel civil pnă in secolul trecut, fiind singura substanţă explozivă de propulsie sau distrugere, n zilele noastre ea nu mai este des utilizată.

    Pulberea neagră sub diferite forme mai este utilizată şi la releele ntrzietoare din focoasa, siguranţe pirotehnice şi altele. Utilizarea ei n domeniul militar necesită granulometrie controlată, condiţii de compoziţie chimică şi densitate foarte strictă.

    n domeniul civil se utilizează la confecţionarea fitilelor de amorsare, ca ncărcătură de azvrlire la unele cartuşe de vnătoare, n minerit sau industria materialelor de construcţii, ca ncărcătură de distrugere. Nu n  ultimul rnd pulberea neagră, este mult utilizată n focurile de artificii ca ncărcătură de azvrlire, propulsie şi amortizare.

     

     

    Pulberi coloidale   (pulberi fără fum)

     

    Pulberile coloidale reprezintă compuşi ai nitrocelulozei (NC) substanţa furnizoare de energie – transforma n coloid cu ajutorul gelatinizatorilor. Daca gelatinizatorul este negru sub raport energetic (exemplu amestec alcool-eter ) pulberile obţinute sunt monobazice, sau pulbere cu bază simplă. Daca gelatinizatorul este substanţă explozivă (exemplu trinitroglicerina) atunci pulberea devine multibază. Ele sunt utilizate la fabricarea ncărcăturilor de azvrlire, la propulsia rachetelor.

    Pulberele  fară  fum sunt coloizi solizi, la exterior prezentndu-se ca nişte substanţe cornoase, semitransparente n placi subţuiri. Culoarea lor variază de la galben, la verde nchis, brună sau chiar neagră, n raport de compoziţia şi procedeul de preparare a masei de pulbere.

     

    6 Compoziţii pirotehnice

     

    Compoziţiile pirotehnice sunt amestecuri de doi sau mai mulţi componenţi, de regulă oxidant, carburant şi alte adaosuri, ce dau prin ardere sau combustie efecte luminoase, termice, fumigene, acustice, sau de altă natură.

    Există o mulţime de compoziţii pirotehnice iar ncercarea de a clasifica şi indică tipul şi natura componenţilor acestora este ntotdeauna subiectivă. n general se poate afirma că ntr-o compoziţie pirotehnică se pot ntlni următorii componenţi:

      Oxidanţi

      Carburanţi

      Lianţi

      Alte adaosuri

    Oxidanţii – au rolul de a furniza agentul carburant necesar reacţiei de oxido-reducere cu substanţa carburantă. n unele compoziţii rolul acestuia este preluat de oxigenul din aer.

    Ca oxidanţi se utilizează următoarele substanţe:

      Nitraţi – KNO3 ,  NaNO3 , Ba(NO3)2 , Sr(NO3)2

      Cloraţi – KClO3 , Ba(ClO3)2

      Percloraţi – KClO4 , NaClO4

      Peroxizi - BaO2

      Oxizi – Fe3O4 ,  Fe2O3 ,  MnO4 , Pb3O4

      Sulfaţi – Na2SO4 , BaSO4

    Carburantul – este elementul indispensabil unei compoziţii pirotehnice, căldura eliberata n cadrul proceselor fizico – chimice ale combustiei sau arderii acestuia, dar şi natura produselor de reacţie rezultate determină n mare măsură efectul pirotehnic.

    Ca carburant se pot folosi următoarele substanţe:

      Metale: Al, Mg, Ba, Zn

      Metaloizi: P, S, C.

      Sulfuri: P2S3, (NH4)2S, Fe2S3.

     

      Siliciuri: Ca2S

      Hidrocarburi: petrol, benzină, ţiţei, terebentită, benzen.

      Hidraţi de carbon: amidon, lactoză, zaharoză.

     

    Compoziţiile pirotehnice se pot clasifica n patru grupe :

    1.      Compoziţii de iluminare

    2.      Compoziţii calorice

    3.      Compoziţii fumigene

    4.      Compoziţii sonore

    Referat oferit de www.ReferateOk.ro
    Home : Despre Noi : Contact : Parteneri  
    Horoscop
    Copyright(c) 2008 - 2012 Referate Ok
    referate, referat, referate romana, referate istorie, referate franceza, referat romana, referate engleza, fizica