Historia chemicznych materiałów wybuchowych

Wybuch można zdefiniować jako szybkie rozszerzenie materiału lub urządzenia, które wywiera nagły nacisk na otoczenie. Może to być spowodowane jedną z trzech rzeczy: Reakcja chemiczna które występuje podczas konwersji związków elementarnych, uderzenia mechanicznego lub fizycznego lub reakcja nuklearna na poziomie atomowym / subatomowym.

Wybuch benzyny po zapaleniu jest eksplozją chemiczną spowodowaną nagłą konwersją węglowodoru na dwutlenek węgla i wodę. Eksplozja, która ma miejsce, gdy meteor uderzy w ziemię, jest eksplozją mechaniczną. A eksplozja głowicy nuklearnej jest wynikiem jądra radioaktywnej substancji, takiej jak pluton, nagle rozpadającej się w niekontrolowany sposób.

Ale to chemiczne materiały wybuchowe są najczęstszą formą materiałów wybuchowych w historii ludzkości, wykorzystywaną zarówno w celach twórczych / komercyjnych, jak i destrukcyjnych. Siła danego materiału wybuchowego jest mierzona jako szybkość ekspansji, jaką wykazuje podczas detonacji.

Przyjrzyjmy się pokrótce niektórym powszechnym chemicznym materiałom wybuchowym.

Nie wiadomo, kto wynalazł pierwszy materiał wybuchowy czarny proszek. Czarny proszek, znany również jako proch strzelniczy, jest mieszaniną saletry (azotanu potasu), siarki i węgla drzewnego (węgla). Pochodzi z Chin około IX wieku, a pod koniec XIII wieku był szeroko stosowany w Azji i Europie. Był powszechnie stosowany w fajerwerkach i sygnałach, a także w górnictwie i budownictwie.

Czarny proszek jest najstarszą formą paliwa balistycznego i był używany we wczesnej broni palnej typu kaganiec i innych zastosowaniach artyleryjskich. W 1831 r. William Bickford, angielski kupiec skórzany, wynalazł pierwszy bezpiecznik. Zastosowanie bezpiecznika sprawiło, że materiały wybuchowe z czarnego proszku stały się bardziej praktyczne i bezpieczniejsze.

Ale ponieważ czarny proszek jest brudnym materiałem wybuchowym, pod koniec XVIII wieku został zastąpiony przez wysoki materiały wybuchowe i czystsze bezdymne materiały wybuchowe w proszku, takie jak obecnie używane w broni palnej amunicja. Czarny proszek zaliczany jest do kategorii materiałów wybuchowych o niskiej zawartości materiałów wybuchowych, ponieważ po wybuchu rozszerza się i osiąga prędkości poddźwiękowe. Wysokie ładunki wybuchowe, na podstawie umowy, rozszerzają się jako prędkości naddźwiękowe, tworząc w ten sposób znacznie większą siłę.

Nitrogliceryna jest chemicznym materiałem wybuchowym odkrytym przez włoskiego chemika Ascanio Sobrero w 1846 roku. Był to pierwszy opracowany materiał wybuchowy, który był silniejszy niż czarny proszek. Nitrogliceryna jest mieszanką kwasu azotowego, kwasu siarkowego i glicerolu i jest bardzo lotna. Jego wynalazca, Sobrero, ostrzegał przed potencjalnymi zagrożeniami, ale Alfred Nobel przyjął go jako komercyjny materiał wybuchowy w 1864 roku. Kilka poważnych wypadków spowodowało jednak, że czysta ciekła nitrogliceryna została szeroko zakazana, co doprowadziło do ostatecznego wynalezienia dynamitu przez Nobla.

W 1846 r. Odkrył chemik Christian Schonbein nitroceluloza, zwany także bawełnianą bronią, kiedy przypadkowo rozlał mieszaninę silnego kwasu azotowego na bawełniany fartuch, a fartuch eksplodował podczas suszenia. Eksperymenty Schonbeina i innych szybko ustanowiły sposób bezpiecznej produkcji bawełny z prochu, a ponieważ miał czyste, moc wybuchowa prawie sześć razy większa niż czarny proszek, szybko przyjęto ją jako środek do napędzania pocisków bronie.

W 1863 roku TNT lub Trinitrotoluen został wynaleziony przez niemieckiego chemika Josepha Wilbranda. Pierwotnie sformułowany jako żółty barwnik, jego właściwości wybuchowe nie były od razu widoczne. Jego stabilność była taka, że ​​można go było bezpiecznie wlać do łusek, a na początku XX wieku stał się standardowym zastosowaniem dla niemieckiej i brytyjskiej amunicji wojskowej.

Uważany za materiał wybuchowy, TNT jest nadal powszechnie używany przez wojsko USA i firmy budowlane na całym świecie.

W 1865 roku Alfred Nobel wynalazł czapkę wybuchową. Nasadka do piaskowania stanowiła bezpieczniejszy i niezawodny sposób na detonację nitrogliceryny.

W 1867 r. Alfred Nobel opatentował dynamit, wysoko wybuchowy, który składał się z mieszaniny trzech części nitrogliceryny, jednej części ziemi okrzemkowej ziemia (mielona skała krzemionkowa) jako absorbent i niewielka ilość zobojętniającego kwas węglanu sodu jako stabilizator. Powstała mieszanina była znacznie bezpieczniejsza niż czysta nitrogliceryna, a także była znacznie silniejsza niż czarny proszek.

Inne materiały są obecnie stosowane jako środki absorbujące i stabilizujące, ale dynamit pozostaje najważniejszym materiałem wybuchowym do użytku w górnictwie komercyjnym i rozbiórce budowlanej.

W 1888 r. Alfred Nobel wynalazł gęsty bezdymny materiał wybuchowy w proszku o nazwie balistyt. W 1889 r. Sir James Dewar i sir Frederick Abel wymyślili inny bezdymny proch, zwany cordite. Kordyt został wykonany z nitrogliceryny, bawełny z brązu i substancji ropopochodnej zżelowanej przez dodanie acetonu. Późniejsze odmiany tych bezdymnych proszków stanowią propelent dla większości współczesnej broni palnej i artylerii.

Od 1955 r. Opracowano szereg dodatkowych materiałów wybuchowych o wysokiej zawartości. Stworzone głównie do celów wojskowych, mają również zastosowania komercyjne, takie jak operacje głębokiego wiercenia. Materiały wybuchowe, takie jak mieszanki azotowo-paliwowe lub ANFO i żele wodne na bazie azotanu amonu stanowią obecnie siedemdziesiąt procent rynku materiałów wybuchowych. Te materiały wybuchowe występują w różnych typach, w tym:

• HMX
• RDX
• HNIW
• ONC