Eksploziv

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

Eksplozivi su jedinjenja ili smese koji mogu za vrlo kratko vreme da razviju veliku zapreminu gasova na visokoj temperaturi. Proces veoma brzog stvaranja toplotne i mehaničke energije uz oslobađanje gasova naziva se eksplozija.

Eksploziju prate zvuk, svetlost, mehaničko dejstvo i slične pojave, koje ostavljaju snažan utisak na čoveka. Sagorevanjem 1 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 količinom tečnog kiseonika i 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 100 tona po kvadratnom centimetru (podrazumeva se da udarni talas ima razorno dejstvo).

Osnovna razlika eksploziva od ostalih zapaljivih materija je u tome sto se kiseonik potreban za sagorevanje nalazi u molekulima u vidu nitro ili hitratne, hloratne ili perhloratne grupe, pri čemu treba znati da prisustvo internih gasova smanjuje broj kalorija oslobođenih pri eksploziji.

Istorijski razvoj[uredi - уреди]

  • 1190. p. n. e.Trojanske trupe 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 crni barut, smesu 76,2% kalijum-nitrata, 15,4% drvenog uglja i 8,4% sumpora.
  • 222 god. – Rimljani počeli da koriste u pomorskim bitkama, zapaljivu smesu izrađenu od negašenog kreča i asfalta koja se palila u dodiru sa vodom.
  • Sredinom VII veka Grk Kalinikos je usavršio rimsku zapaljivu smesu i pronašao “grčku vatru” koja se sastoji od nafte, sumpora, smole i negašenog kreča.
  • 1073. – Mađari su pri opsadi Beograda prvi koristili crni barut u Evropi.
  • 1250. – Kaluđer R. Bacon dao je sledeći sastav crnog baruta: 41,2% kalijumnitrat, 29,4% sumpora i 19,4% drvenog uglja.
  • 1326. – U Veneciji su 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 kao oksidans u privrednim eksplozivima).
  • krajem XVII veka J. 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. – Austrija zamenjuje crni barut nitroceluloznim barutom koji stavljaju u baterije topova
  • 1867. – Alfred Nobel je 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 toku Drugog svetskog rata napravljeno je mnogo novih eksplozivnih smesa.
  • 1944. – Počela je proizvodnja livenih dvobaznih baruta za pogon raketnih projektila.

Klasifikacija eksploziva[uredi - уреди]

Prema poreklu oslobođene toplote[uredi - уреди]

Prema poreklu toplote koja se oslobađa eksplozivi se dele na:

  • eksplozive sa endotermnim molekulima
  • eksplozive sa egzotermnim molekulima

Molekul eksploziva je endoterman onda kada nastaje iz elemenata uz vezivanje toplote. Ovakvi eksplozivi obično ne sadrže kiseonik, a toplota se oslobađa isključivo raspadanjem molekula na svoje elemente.

Pb(N3) 2 → Pb + 3N2

Pri ovom procesu se za svaki molekul azota oslobađa 447 KJ energije.

Molekul eksploziva je egzoterman kada se stvara iz elemenata uz oslobađanje toplote. Molekul sadrži kiseonične grupe, NO2 i O, i do oslobađanja energije dolazi sagorevanjem samog molekula, odnosno reakcijom vodonika i ugljenika sa jedne i kiseoničnih grupa sa druge strane. Pri tome nastaju ugljen-dioksid, ugljen-monoksid i voda. Takođe je potrebno da kiseonik u molekulu nije direktno vezan za ugljenik da 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[uredi - уреди]

Eksplozivi se prema načinu dejstva dela na:

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

Inicijalne eksplozivne materije imaju 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 i peroksidi (H2O2, ROOH, ROOR).

Brizantne eksplozivne materije su manje osetljive na mehaničke i toplotne uticaje i eksplodiraju pod dejstvom udarnog talasa inicijalnih eksploziva. U ovu grupu spadaju nitro jedinjenja koja sadrže C-NO2 vezu, kao što su dinitrobenzen, dinitrotluen, heksanitro-stilben, triaminonitrobenzen, trinitrotoluen (TNT), i druga, zatim nitratni estri koji sadrže C-O-NO2 grupu, kao što su nitroceluloza i pentaeritit-tetranitrit (pentrit, PETN). Takođe se u ovu grupu svrstavaju i nitroamini koji imaju C-N-NO2 grupu, kao sto su ciklotetraametilen-tetraamin (oktogen), ciklotrimetil-triamin (heksogen), nitroguanidin.

Privredni eksplozivi[uredi - уреди]

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 u rudarstvu i građevini. Najpoznatiji su granulisani eksplozivi, kao na primer, smesa koja sadrži amonijum-nitrat (90%), ugljenu prašinu (7%), karboksimetil-celulozu (1%) i dizel 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 mekih stena i ruda.

Postoje i kašasti – vodoplastični eksplozivi koji imaju kašasto – plastičnu konzistenciju. Odlikuju se visokom gustinom i dobrom vodootpornošću. Ova vrsta eksploziva sačinjena je od smese amonijum-nitrata (40%), natrijum-nitrata (20%), aluminijuma u 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 u bušotine.

Ostale eksplozivne materije[uredi - уреди]

Eksplozije

Baruti su eksplozivne materije u kojima se hemijsko razlaganje vrši isključivo termičkom provodljivošću, pri čemu sagorevanje može da bude različite brzine, od nekoliko milimetara do nekoliko centimetara u sekundi. Pri takvim brzinama moguće je iskorišćavanje gasova, proizvoda sagorevanja, za pokretanje projektila u cevi oružja, 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, nitroglicerin i nitroguanidin.

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 bazi fenola i amina) i stabilizatora sagorevanja (acetilenska čađ, aluminijum u prahu).

Od ostalih eksplozivnih materija i smesa treba pomenuti eksplozivne naprave na bazi smese goriva i vazduha. To su takozvane aerosolne eksplozivne smese. Prve aerosolne avionske bombe proizvedene su 1960. godine. Osnovni princip u funkcionisanju ove vrste bombi je 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, zvuk ili toplotu. 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 plavu boju, soli barijuma i borne kiseline daju zelenu boju, soli natrijuma žutu, soli silicijuma daju crvenu svetlost, a magnezijumove soli daju blještavo plavu boju.

Primena[uredi - уреди]

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

Spoljašnje veze[uredi - уреди]