Eksploziv

Znak za opasnost od eksplozivnih materija prema odluci 67/548/EWG Evropskog hemijskog biroa.

Eksplozivisu jedinjenja ili smese koji mogu za vrlo kratko vreme da razviju veliku zapreminu gasova na visokojtemperaturi.Proces veoma brzog stvaranja toplotne i mehaničkeenergijeuz oslobađanje gasova naziva seeksplozija.

Eksploziju prate zvuk, svetlost, mehaničko dejstvo i slične pojave, koje ostavljaju snažan utisak načoveka.Sagorevanjem1 kg petroleuma oslobađa 46000 KJ, ako se sagorevanje vrši na primer u lampi ova energija se postepeno prenosi u okolinu, bez ikakvog mehaničkog dejstva. Međutim, ako se pomeša 1 kg petroleuma sa dovoljnom količinomtečnog kiseonikai paljenje izvrši inicijalnom kapislom, nastaće velika eksplozija u kojoj se trenutno (hiljaditi deo sekunde) oslobađa oko 46.000 KJ, temperature dostiže i do 4.000°C,izaziva se i pritisak od oko 100tonapo kvadratnom centimetru (podrazumeva se da udarni talas ima razorno dejstvo).

Osnovna razlika eksploziva od ostalih zapaljivih materija je u tome sto sekiseonikpotreban za sagorevanje nalazi umolekulimau vidunitroili hitratne, hloratne ili perhloratne grupe, pri čemu treba znati da prisustvo internih gasova smanjuje broj kalorija oslobođenih pri eksploziji.

Istorijski razvoj

• 1190. p. n. e.–Trojansketrupe koristile su zapaljiva sredstva protiv grčke mornarice.
• 500-470. p. n. e.– u taktici kineza Fau Li Jena opisana je upotreba kamenih kugli i zapaljivih lopti prilikom opsade gradova.
• 160-122. p. n. e.– Kinezi pronašli crnibarut,smesu 76,2% kalijum-nitrata, 15,4% drvenog uglja i 8,4%sumpora.
• 222god. – Rimljani počeli da koriste u pomorskim bitkama, zapaljivu smesu izrađenu od negašenog kreča i asfalta koja se palila u dodiru sa vodom.
• SredinomVII vekaGrk Kalinikos je usavršio rimsku zapaljivu smesu i pronašao “grčku vatru” koja se sastoji odnafte,sumpora,smolei negašenog kreča.
• 1073.–Mađarisu pri opsadiBeogradaprvi koristili crni barut uEvropi.
• 1250. – Kaluđer R. Bacon dao je sledeći sastav crnog baruta: 41,2% kalijumnitrat, 29,4% sumpora i 19,4% drvenog uglja.
• 1326.– UVenecijisu izrađeni metalni topovi koji su izbacivali đulad pod pritiskom gasova nastalih sagorevanjem baruta.
• 1627.– K. Viendl (Wiendl) prvi je koristio crni barut za otkopavanje ruda.
• 1654.– J. R. Kluber (Clauber) pronašao je amonijum-nitrat (koji se koristi kaooksidansu privrednim eksplozivima).
• krajemXVII vekaJ. Lovstern (Lowestern) pronašao je živin-fulminat.
• 1780.– C. L. Bertholet (Berthollet) pronašao je kalijum-hlorat.
• 1845.– Otkrivena nitroceluloza, a A. Soborero (Soborero) pronašao nitroglicerin.
• 1853.–Austrijazamenjuje crni barut nitroceluloznim barutom koji stavljaju u baterije topova
• 1867.–Alfred Nobelje pronašao dinamit
• 1873.– Pronađen plastični eksploziv (nitroceluloza + nitroglicerin)
• 1884.– Pronađen dvobazni barut
• 1870.– Dobijen je trinitrotroluen (TNT)
• 1891.– T. Kurtis (Curtis) pronašao olovo-azid
• 1894.– Proizveden je pentrit.
• U tokuDrugog svetskog ratanapravljeno je mnogo novih eksplozivnih smesa.
• 1944.– Počela je proizvodnja livenih dvobaznih baruta za pogon raketnih projektila.

Klasifikacija eksploziva

Prema poreklu oslobođene toplote

Prema poreklu toplote koja se oslobađa eksplozivi se dele na:

• eksplozive sa endotermnim molekulima
• eksplozive sa egzotermnim molekulima

Molekuleksploziva jeendotermanonda kada nastaje iz elemenata uz vezivanje toplote. Ovakvi eksplozivi obično ne sadržekiseonik,a toplota se oslobađa isključivo raspadanjem molekula na svoje elemente.

Pb(N₃)_{2→ Pb + 3N2}

Pri ovom procesu se za svaki molekulazotaoslobađa 447 KJ energije.

Molekul eksploziva jeegzotermankada se stvara iz elemenata uz oslobađanje toplote. Molekul sadrži kiseonične grupe, NO₂i O, i do oslobađanja energije dolazi sagorevanjem samog molekula, odnosno reakcijom vodonika i ugljenika sa jedne i kiseoničnih grupa sa druge strane. Pri tome nastajuugljen-dioksid,ugljen-monoksidivoda.Takođe je potrebno da kiseonik u molekulu nije direktno vezan zaugljenikda bi jedinjenje bilo eksplozivno. U ovu grupu eksploziva ulaze i eksplozivne smese koje se uvek sastoje iz jednog tela koje potpomaže sagorevanje (nitrati, hlorati, kiseonik itd.) i jednog sagorljivog tela (ugalj, ugljovodonici, nitro derivati itd.). U ovu grupu spada većina eksploziva.

Prema načinu dejstva

Eksplozivi se prema načinu dejstva dela na:

• inicijalne (primarni) i
• brizantne (sekundarni) eksplozive

Inicijalne eksplozivne materijeimaju veoma malu energiju aktiviranja i veoma su osetljive na udar,varnice,trenje,toplotu,jer mogu izazvati njihovo razlaganje. U ovu grupu eksploziva spadaju:živin-fulminat Hg(OCN)₂,olovo-trinitrorezorcilat,srebro-fuliminat AgONC, srebro-azid AgN₃,olovo-azid NaN₃,dinitrodiazo-fenol iperoksidi(H₂O₂,ROOH, ROOR).

Brizantne eksplozivne materijesu manje osetljive na mehaničke i toplotne uticaje i eksplodiraju pod dejstvom udarnog talasa inicijalnih eksploziva. U ovu grupu spadaju nitro jedinjenja koja sadrže C-NO₂vezu, kao što su dinitrobenzen, dinitrotluen, heksanitro-stilben, triaminonitrobenzen, trinitrotoluen (TNT), i druga, zatim nitratni estri koji sadrže C-O-NO₂grupu, kao što su nitroceluloza i pentaeritit-tetranitrit (pentrit, PETN). Takođe se u ovu grupu svrstavaju i nitroamini koji imaju C-N-NO₂grupu, kao sto su ciklotetraametilen-tetraamin (oktogen), ciklotrimetil-triamin (heksogen), nitroguanidin.

Privredni eksplozivi

Postoji velika mogućnost kombinovanja raznih eksplozivnih jedinjenja, aditiva i pripremanja eksplozivnih smesa za različite namene. Od posebnog značaja su takozvani privredni eksplozivi. To su uglavnom eksplozivne smese koje sadrže nekoliko komponenti, a pripremaju se za specijalne namene i miniranja urudarstvuigrađevini.Najpoznatiji su granulisani eksplozivi, kao na primer, smesa koja sadrži amonijum-nitrat (90%), ugljenu prašinu (7%), karboksimetil-celulozu (1%) idizel gorivo(2%) ili eksplozivna smesa koja sadrži amonijum-nitrat (87,9%), trinitrotoluen (5,5%), drveno brašno (4,5%) i dizel gorivo (2,5%). Ova vrsta eksploziva koristi se za miniranje srednje tvrdih i mekihstenairuda.

Postoje i kašasti – vodoplastični eksplozivi koji imaju kašasto – plastičnu konzistenciju. Odlikuju se visokom gustinom i dobrom vodootpornošću. Ova vrsta eksploziva sačinjena je od smeseamonijum-nitrata(40%),natrijum-nitrata(20%),aluminijumau prahu (15%),trinitrotoluena(15%),vode(10%) i sredstva za zgrušavanje (0,5-2%). Ovi privredni eksplozivi koriste se u rudarstvu za miniranje u uslovima gde je potrebna vodootpornost i za direktno ubrizgavanje ubušotine.

Ostale eksplozivne materije

Eksplozije

Baruti su eksplozivne materije u kojima sehemijsko razlaganjevrši isključivo termičkom provodljivošću, pri čemusagorevanjemože da bude različitebrzine,od nekolikomilimetarado nekolikocentimetarausekundi.Pri takvim brzinama moguće je iskorišćavanjegasova,proizvoda sagorevanja, za pokretanje projektila u cevioružja,ili raketnog projektila.

Postoje:

• koloidni (homogeni) i

• kompozitni baruti.

Koloidni baruti se dobijaju želatiniziranjem molekula nitroceluloze rastvorene u nekom organskom rastvaraču i nekog drugog eksplozivnog jedinjenja. U zavisnosti od broja osnovnih aktivnih materija postoje jednobazni koloidni baruti koji su izgrađeni samo iz nitroceluloze, ali u ovu grupu spadaju i baruti koji sadrže i dinitrotoluen. Dvobazni koloidni baruti su izgrađeni od nitroceluloze i nitroglicerina, pri čemu nitroglicerina ima između 12% i 45%. U ovu grupu baruta svrstavaju se i novi sastavi koji sadrže oktogen, heksogen i pentrit radi povećavanja specificnog impulsa. Trobazni koloidni baruti sadrže tri eksplozivne komponente:nitrocelulozu,nitroglicerininitroguanidin.

U kompozitne barute svrstava se crni barut koji se dobija mešanjem sumpora, ugljenika i kalijum-nitrata. Pored crnog baruta, u ovu grupu ulaze kompozitna raketna goriva koja se sastoje od oksidansa (uglavnom amonijum-hlorata, 60-80%), veziva koje obezbeđuje koheziju i homogenost oksidansa i goriva, formiraju se od prepolimera (polibutadien), umreživača (toliuendiizocijanat), adhezivnih agenasa (trietanolamin), plastifikatora (diizooktil-azelat), katalizatora umreživača (feri-acetonilacetonat, olovo-hromat), zatim od reduktansa (aluminijum,oko 25%), ubrzivača sagorevanja (feri-oksid, ferocen), usporivača sagorevanja (nitroguanidin, amonijum-nitrat), konzervansa (antioksidansi na bazifenolaiamina) i stabilizatora sagorevanja (acetilenska čađ,aluminijumu prahu).

Od ostalih eksplozivnih materija i smesa treba pomenuti eksplozivne naprave na bazi smese goriva ivazduha.To su takozvane aerosolne eksplozivne smese. Prve aerosolne avionske bombe proizvedene su1960.godine. Osnovni princip u funkcionisanju ove vrstebombije rasprašivanje lako isparljivih ugljovodonika ili metalnih prahova u vazduhu, pri čemu nastaje eksplozivna gasna smesa u vidu oblaka, koja se naknadno pali pomoću centralno postavljenog punjenja visoko bizantnog eksploziva. Posle odabranog uparenja, koje omogućava mešanje goriva i vazduha, smesa se pali i nastaje velika eksplozija. Kao goriva u aerosolnim bombama koriste se razna jedinjenja koja sa vazduhom u određenim koncetracijama grade eksplozivnu smesu. Udarni talas aerosolnih bombi ruši sve prepreke u prečniku od 500 m, a ubija na rastojanju od 1.000 m. Sekundarno dejstvo ovih bombi je oduzimanje kiseonika iz okoline, što izaziva gušenje živih organizama. Bombe su težine do 7 tona. Kao gorivo najčešće se koristi kerozin sa dodatkom heptana i aditiva, kao što su: propilen-oksid, propil-nitrat i butil-nitrat.

Treba još pomenuti i takozvane pirotehničke smese, koje predstavljaju smesu eksplozivnih jedinjenja i oksidansa. Pirotehničke smese reaguju egzotermno tako što proizvode specifične efekte:dim,plamen,udarni talas,svetlost,gasove,zvukilitoplotu.Prema nameni ili željenim efektima koje proizvode, pirotehničke smese mogu da budu:

• pripalne,
• inicijalne,
• osvetljavajuće,
• dimne,
• zapaljive i
• sa zvučnim signalima.

Za dobijanje obojenih svetlosnih efekata dodaju se razni aditivi, kao što su bakar(II)-oksid za plavuboju,solibarijuma iborne kiselinedaju zelenu boju, soli natrijuma žutu, soli silicijuma daju crvenusvetlost,a magnezijumove soli daju blještavo plavu boju.

Primena

Eksplozivi i baruti imaju veoma dugu istoriju i našli su primenu u raznim obalastima ljudske delatnosti, pre svega kaooružje,zatim u privredi (rudarstvu, kamenolomima i sl.), kao gorivo u raketnim motorima i kaolekovi.

Spoljašnje veze

• Znanje

EksplozivnaWikimedijinoj ostavi