Гексоген: создание, свойства, методы получения, применение

История создания

Циклотриметилентринитрамин был впервые синтезирован в 1897 году в Германии. Несмотря на то, что это было сделано специалистом прусского военного ведомства — инженером и химиком Ленце, в качестве основного потенциального предназначения этого вещества рассматривалась медицинское. Вещество обладало сходными свойствами с уротропином, который использовался как антисептик и препарат для лечения инфекций мочевыводящих путей.

В дальнейшем над улучшением лекарственных свойств циклотриметилентринитрамина начал работать другой германский химик — Геннинг, запатентовавший это вещество в 1899 году как динитрат уротропина. Ввиду своей сильной ядовитости медицинских перспектив новое вещество не получило и надолго оказалось забытым.

Но в 1920 году ситуация резко изменилась стараниями немецкого химика Герца. Исследуя циклотриметилентринитрамин, этот учёный смог обнаружить более эффективное направление его применения — в качестве взрывчатки, существенно превосходящей тротил. В новом качестве вещество было тогда же запатентовано под более простым и звучным именем «гексоген» (hexogen) отражавшим обилие цифр «6» при воспроизведении упрощённой химической формулы его состава — C3H6N6O6.

Структурная формула гексогена

Скорость детонации гексогена на тот момент превышала все известные взрывчатые вещества. А точно определить бризантную способность новой взрывчатки Геннинг не смог, поскольку она полностью уничтожала свинцовый столбик, используемый в принятой тогда методике вычислений.

Впрочем, у новой взрывчатки сразу обнаружились серьёзные недостатки. В отличие от нечувствительного к внешним воздействиям тротила, гексоген оказался весьма неустойчив и к ударам, и к трению. Эту проблему удалось быстро решить за счёт так называемой флегматизации — смешивания с определёнными веществами-стабилизаторами.

Первый крупный итог практического применения гексогена отмечен в 1930-х годах в Великобритании при создании взрывающейся начинки для противолодочного оружия. Для обеспечения секретности на тот момент это вещество обозначили ничего конкретно не значащим термином Research Department Explosive («Взрывчатка Департамента Исследований»). Но возникшая аббревиатура RDX в дальнейшем так и осталась общепринятым названием этой взрывчатки для всёх англоязычных стран.

Гексоген в гранулах и порошке

Трициклическая мочевина

В 80 годах прошлого века было синтезировано вещество трициклическая мочевина. Считается, что первыми, кто получил эту взрывчатку, были китайцы. Тесты показали огромную разрушительную силу «мочевины» — один её килограмм заменял двадцать два килограмма тротила.

Эксперты соглашаются с такими выводами, поскольку «китайский разрушитель» имеет самую большую плотность из всех известных взрывчатых веществ, и при этом обладает максимальным кислородным коэффициентом. То есть, во время взрыва стопроцентно сжигается весь материал. Кстати, у тротила он равен 0.74.

В реальности трициклическая мочевина не годится для военных действий, прежде всего, из-за плохой гидролитической стойкости. Уже на следующий день при стандартном хранении она превращается в слизь. Впрочем, китайцам удалось получить другую «мочевину» — динитромочевину, которая хоть и хуже по фугасности, чем «разрушитель», но тоже относится к одному из самых мощных взрывчатых веществ. Сегодня ее выпускают американцы на своих трех пилотных установках.

Зажигательный состав, пригодный для изготовления в кустарных условиях.

Напалм – горючий состав, применяемый в качестве зажигательных и огнемётных
смесей. Состав напалма был разработан командой химиков во главе с Льюисом Физером в Гарвардском университете, и к середине апреля 1942 года была
изготовлена его первая партия.
При использовании в качестве части зажигательного оружия, напалм может вызвать
серьезные ожоги, удушье, потерю сознания и смерть не только от ожогов, но и от
отравления дымом. Поэтому напалм многими экспертами рассматривается не только
как зажигательное, но и как химическое оружие. Одной из главных особенностей
противопехотного напалма является то, что эту смесь невозможно ничем удалить с
человеческой кожи.
Именно массовое использование напалма во Вьетнаме послужило причиной отмены
гимнастёрок в Советской армии. Появившееся вместо неё «хэбэ» можно было легче
сбросить с себя в случае попадания на него напалма, в то время как снятие через
голову горящей гимнастёрки грозило усугублением ожогов.Напалм в промышленных масшатбах получают путём добавления к жидкому горючему
(бензин, керосин и дугие нефтепродукты) специального порошка-загустителя,
состоящего из смеси алюминиевых солей органических кислот – нафтеновых,
пальмитиновой и стеариновой. Количество загустителя по отношению к весу горючего
составляет для бензина 4-11%, консистенция получаемого напалма варьирует от
вязкой жидкости до почти нетекучего студня.
В бытовых же условиях или в условиях кустарной мастерской напалм изготавливают
путём нагревания на медленном огне дизельного топлива с постепенным добавлением
в неё измельчённого хозяйственного мыла. После окончания варки и остывания
состава смесь разбавляют бензином для лучшей воспламеняемости и придания напалму
большей текучести. Напалм легко воспламеняется, горит медленно, выделяя густой едкий чёрный дым
(температура пламени 900-1100°C в зависимости от вида горючего). напалм хорошо
прилипает к поражаемым объектам, в том числе и вертикальным поверхностям.
В послевоенные годы США разработан на основе полистирола новый напалм «В»,
прилипающий даже к влажным поверхностям. Полистирол – это материал, из которого
делают плошки для йорурта. Этот материал также хорошо растворим в ацетоне. В
ацетоне полистирол выпадает в осадок. Этот самый осадок и разбавляют потом всё
тем же бензином. Однако получаемая смесь в строгом смысле напалмом не является,
так как не содержит главных компонентов классического папалма – нафтоновой и
пальмитиновой кислот, которые, собственно говоря, и дали напалму своё названия:
«на» – нафтеновая, «палм» – пальмитиновая. Этот напалм опасен не только для
противника, но и для своих войск, так как при его горении выделяется фосген,
нанюхавшись которого можно через несколько часов выкашлять наружу все лёгкие.

При введении в напалм магния и неорганических окислителей типа тех, что
используются в термите, можно получить супернапалм. Температура пламени
получаемой зажигательной смеси повышается до 1600°C. Образуемые при горении
шлаки способны прожигать даже металлические конструкции. Если к напалму добавить
сплавы лёгких металлов, смесь самовоспламеняется на цели, особенно когда цель
влажная или покрыта снегом. Водой супернапалм тушить нельзя — от неё он
разгорается ещё больше.

Напалм применяется в авиационных бомбах, огневых фугасах, в ранцевых
(носимых) и механизированных огнемётах, зажигательных патронах для поражения
живой силы, боевой техники и создания пожаров. Напалм был впервые принят на вооружение в Вооружённых силах США в 1942 году и
впервые был применён в боевых условиях 17 июля 1944 года во время налёта
истребителей-бомбардировщиков P-38 ВВС США на немецкий склад топлива во
французском Кутансе.Напалм применялся Израилем в ходе шестидневной войны 1967 года и в ходе боевых
действий в Ливане в 1980-е годы.
В ходе Футбольной войны между Сальвадором и Гондурасом в июле 1969 года,
военно-воздушные силы Гондураса несколько раз бомбили позиции сальвадорских
войск топливными баками с напалмом.
Военно-воздушные силы Аргентины применяли со штурмовиков «Пукара» бомбы,
снаряжённые напалмом, против британских сил во время боёв за Фолклендские
острова в 1982 году.

Однако самым массовым применением напалма было использование его
американцами во время Вьетнамской войны.

Девочка, обожжённая напалмом во Вьентнаме в 1972 году.

Она же в наши дни.
В 1980 году напалм запретили международной конвенцией, но эту конвенцию, как
всегда, не подписали США и Израиль. Не присоединились к конвенции Армения и
Азербайджан, а также Казахстан и Киргизия.

https://pynop.com/napalm.htm

История

Гексоген получил своё название по внешнему виду его структурной химической формулы. Впервые его синтезировал в 1890-х годах немецкий химик и инженер, сотрудник прусского военного ведомства Ленце.

Гексоген по химическому составу близок к известному лекарству уротропину, использующемуся для лечения инфекций мочевыводящих путей. Поэтому вначале гексогеном заинтересовались преимущественно фармацевты. В 1899 году Ганс Геннинг (Hans Henning) взял патент на один из способов его производства, надеясь, что гексоген окажется ещё лучшим лекарством, чем уротропин. Однако, в аптеки гексоген не попал, так как вовремя выяснилось, что он представляет собой [источник?] яд.

Лишь в 1920 году Герц показал, что гексоген является сильнейшим взрывчатым веществом, далеко превосходящим тротил. По скорости детонации он опережал все остальные известные тогда взрывчатки, а определение его бризантной способности обычным методом было невозможно, потому что гексоген разбивал стандартный свинцовый столбик.

Гексоген – взрывоопасное лекарство

Еще в 1899 году для лечения воспаления в мочевых путях немецкий химик Ганс Геннинг запатентировал лекарство гексоген – аналог известного уротропина. Но вскоре медики потеряли к нему интерес из-за побочной интоксикации. Только через тридцать лет выяснилось, что гексоген оказался мощнейшим взрывчатым веществом, причем, более разрушительным, чем тротил. Килограммовая взрывчатка гексогена произведет такие же разрушения, как и 1.25 килограмм тротила.

Специалисты-пиротехники в основном характеризуют взрывчатые вещества фугасностью и бризантностью. В первом случае говорят об объеме газа, выделенного при взрыве. Мол, чем он больше, тем мощнее фугасность. Бризантность, в свою очередь, зависит уже от скорости образования газов и показывает, как взрывчатка может дробить окружающие материалы.

10 грамм гексогена при взрыве выделяют 480 кубических сантиметров газа, тогда как тротил – 285 кубических сантиметров. Иными словами, гексаген в 1.7 мощнее тротила по фугасности и динамичнее в 1,26 раза по бризантности.

Открытие

Гексоген был создан в 1898 году Георгом Фридрихом Хеннинг, который получил немецкий патент (патент № 104280) для его изготовления путем нитролиза гексамина (гексаметилентетрамина) с концентрированной азотной кислотой. В этом патенте упоминались медицинские свойства вещества; однако еще три немецких патента, полученные Хеннингом в 1916 году, описывали гексоген как вещество, пригодное для использования в бездымных пропеллентах. Немецкие военные начали исследование его использования в 1920 году, ссылаясь на него как на гексоген. Результаты исследований и разработок не были опубликованы до тех пор, пока Эдмунд фон Герц, описанный как австрийский, а затем и немецкий гражданин, не получил британский патент в 1921 году и патент Соединенных Штатов в 1922 году. Обе заявки на патент были рассмотрены в Австрии. Британские заявки на патент включали производство взрывчатого вещества гексогена (RDX) путем нитрования, его использование с или без других взрывчатых веществ, в качестве взрывного заряда и в качестве детонатора. Заявка на патент США предназначалась для использования полого взрывного устройства, содержащего RDX, и крышки детонатора, содержащей RDX. В 1930-х годах Германия разработала усовершенствованные методы производства гексогена.

Где используют гексоген

Уже к началу Второй Мировой войны гексоген массово синтезировался во всех крупных индустриально развитых странах. Небезопасность в обращении с этим веществом привела к тому, что в своём «натуральном» виде в зарядах оно практически не применялось, но при этом стало основным компонентом для различных взрывчатых смесей. Как правило, гексоген используется флегматизированным, с уже внесённой добавкой, уменьшающей опасность взрыва гексогена от случайных причин.

Так, советский гексал (А-IX-2) содержит в себе 73% гексогена, 4% флегматизатора (им выступает воск или парафин) и алюминиевую пудру. Во время Великой Отечественной эта смесь активно применялась в качестве наполнителя бронебойных снарядов. В частности, снаряд БР-540 для гаубицы МЛ-20 нёс в себе 660 грамм гексала.

«Прыгающие бомбы», использованные Королевскими ВВС для бомбардировок Германии, содержали заряды из трёх тонн «Торпекса». Этим же веществом снаряжались британские сейсмические бомбы «Толлбой». В авиационных бомбах и торпедах США и Великобритании во Второй мировой войне применялась несколько иная «Композиция H6», считающаяся более безопасной.

Гексоген стал основой для создания первых пластичных взрывчатых веществ. Подобным зарядам легко придать любую форму, что облегчает их установку и делает её возможной в практически любом месте — порой просто «облепив» взрывчаткой объект. Самый известный представитель таких ВВ — американская «композиция С-4», на 91% состоящая из RDX, пластификатором в которой служит диоктилсебацинат. Знаменитая чехословацкая пластическая взрывчатка «Semtex» представляет собой смесь гексогена и тэна в различных процентных соотношениях.

Вплоть до сегодняшнего дня гексоген остаётся одним из наиболее востребованных взрывчатых веществ. Его применяют для изготовления детонаторов, снаряжения боеприпасов, при выполнении взрывных работ в разных сферах промышленности и строительства. Также может использоваться как компонент топлива в твердотопливных ракетных двигателях. К сожалению, мощность и относительная лёгкость в получении и применении этого взрывчатого вещества давно нашла применение у различных террористов.

Место террористического взрыва гексогена в Магнитогорске

Дальнейшее производство

НКРР поручил трем компаниям разработать опытные установки. Это были: компания Western Cartridge, E. I. du Pont de Nemours & Company и компания Теннесси Истман, часть Eastman Kodak. В Eastman Chemical Company (TEC), ведущем производителе ангидрида уксусной кислоты, Werner Emmanuel Bachmann разработал непрерывный процесс для создания RDX. RDX имел решающее значение для военных операций, и тогдашний процесс его производства был слишком медленным. В феврале 1942 года TEC начал выпускать небольшие объемы RDX на своем экспериментальном заводе Wexler Bend, что привело к тому, что правительство США разрешило TEC проектировать и строить Works of Holston Ordnance Works (HOW) в июне 1942 года. К апрелю 1943 года там производился RDX. В конце 1944 года завод «Холстон» и завод боеприпасов «Вабаш», в котором использовался процесс Вулвича, производили 25 000 коротких тонн (23 000 тонн — 50 миллионов фунтов) композиции «В» в месяц.

Октоген

В 1942 году американский химик Бахманн, проводя опыты с гексогеном, случайно обнаружил новое вещество октоген, причем в виде примеси. Свою находку он предложил военным, однако те отказались. Между тем, через несколько лет, после того, как удалось стабилизировать свойства этого химического соединения, в Пентагоне всё же заинтересовались октогеном. Правда, в чистом виде в военных целях он широко не применялся, чаще всего в литьевой смеси с тротилом. Эта взрывчатка получила название «октолом». Она оказалась на 15% мощнее гексогена. Что касается её эффективности, то считается, что один килограмм октогена произведет столько же разрушений, что и четыре килограмма тротила.

Впрочем, в те годы производство октогена было в 10 раз дороже изготовления гексогена, что сдерживало его выпуск в Советском Союзе. Наши генералы подсчитали, что лучше произвести шесть снарядов с гексогеном, чем один – с октолом. Именно поэтому так дорого обошелся американцам взрыв склада боеприпасов во вьетнамском Куи-Нгоне в апреле 1969 года. Тогда официальный представитель Пентагона заявил, что из-за диверсии партизан ущерб составил 123 миллиона долларов, или примерно 0.5 млрд. долларов в нынешних ценах.

В 80-х годах прошлого века после того, как советские химики, в том числе и Е.Ю. Орлова, разработали эффективную и недорогую технологию синтеза октогена, в больших объемах он стал выпускаться и у нас.

Способы получения

В Интернете тема «как сделать гексоген в домашних условиях» весьма широко представлена на западных сайтах многих полуподпольных организаций типа анархистов и т.п. Такие страницы существуют и на русском языке (причём часто употребляют намеренно ошибочное написание вещества как «гексаген»), но вполне разумно, что государственные органы блокируют подобные ресурсы.

Несмотря на распространённое мнение, сделать гексоген в домашних условиях возможно лишь чисто теоретически, так как это не только требует применения достаточно серьёзных производственных технологий (соблюдения температурных режимов, давление, катализаторы), но и сопровождается крайне высоким риском для жизни и здоровья неспециалиста, поскольку в процессе задействуются большие количества дымящей химически-чистой азотной кислоты. Кроме того, в кустарных условиях показатели конечного выхода ВВ невелики и редко превышают 10 процентов по массе азотной кислоты.

Метод Герца

Открывший свойства гексогена как взрывчатки немецкий учёный Герц разработал достаточно простой лабораторный метод его получения. Но и этот метод требует использования аммиака и формальдегида — то есть сырья, которое хотя и может считаться общедоступным, но только при наличии достаточно развитой промышленности.

Метод Герца, именуемый также «окислительным», заключается в непосредственном нитровании гексаметилентетрамина (уротропина) концентрированной азотной кислотой. В виде последовательности химических реакций он выглядит следующим образом:

Производство гексогена по этому методу велось в Германии, Англии и других странах (в том числе с середины 1930-х годов в СССР) на установках непрерывного действия. Метод имеет ряд недостатков, главным из которых является малый выход гексогена по отношению к сырью.

Метод «К»

Разработан в Германии химиком Кноффлером в 1936 году. Позволяет повысить выход гексогена по сравнению с методом Герца за счёт добавления в азотную кислоту нитрата аммония (аммиачной селитры), который взаимодействует с побочным продуктом нитрования — формальдегидом. К недостаткам метода относят большой расход сырья и и весьма сложный процесс регенерации азотной кислоты и аммонийной селитры.

Метод «КА»

Разработан в Германии, предусматривает, по сравнению с методом «К», применение в качестве основного реагента не уротропина, а уксусного ангидрида. При этом в жидкий уксусный ангидрид дозируется соответствующее количество динитрата уротропина и раствора аммиачной селитры в азотной кислоте. Основным недостатком метода является получение гексогена с примесями и пониженной температурой плавления (до 192 градусов).

Метод «Е»

Тоже разработан в Германии химиком Эльбе. Ещё один вариант уксусно-ангидридной методики, по которому гексоген получается взаимодействием пара-формальдегида с аммиачной селитрой в среде уксусного ангидрида. В качестве катализатора применяется фтористый бор. Так же, как и по методу «КА», получаемый гексоген образуется с повышенным содержанием примесей.

Метод «W»

Разработан в 1934 Вольфрамом, активно применялся в Германии во время Второй мировой войны. По этому методу происходит взаимодействие аммиака с серным ангидридом (калиевой солью сульфаминовой кислоты), а затем из полученных иминосульфонатов (так называемой «белой соли») при обработке серно-азотной кислотной смесью образуется гексоген. Выход продукта по этому методу достигает 80% от расхода сырья, но использование высококонцентрированной кислотной смеси значительно снижает параметры безопасности.

Метод Бахмана-Росса

Разработан в США, активно применялся также в Канаде и Великобритании. Близок к методу «КА», который в данной разработке фактически аналогичен «реакции Росса». Но далее применяется технология комбинирования в нитромассе двух растворов — уротропина в уксусной кислоте и аммиачной селитры в азотной кислоте. Это увеличивает процент выхода конечного продукта по сырью, облегчает регенерацию и делает весь процесс значительно более технологичным и безопасным.

Кустарно произведённый гексоген

Химические и физические свойства вещества

«Научное» название гексогена — циклотриметилентринитрамин — описывает его структурную химическую формулу, обозначаемую как (CH2)3N3(NO2)3. Вещество не растворяется в воде, плохо растворим в спирте, эфире, бензоле, толуоле, хлороформе, хорошо — в ацетоне, ДМФА, концентрированной азотной и уксусной кислотах. Разлагается серной кислотой, едкими щелочами, а также при нагревании.

Внешне гексоген — кристаллический порошок белого цвета, не имеющий вкуса и запаха, хотя при этом весьма тосичен. Вещество имеет плотность 1,816 г/куб.см и молярную массу 222,12 г/моль. Гексоген начинает плавиться при температуре 204,1 градуса Цельсия (с разложением), при этом его высокая чувствительность к механическим воздействиям возрастает ещё больше. Потому гексоген не плавят, а прессуют, хотя и такому воздействию он поддаётся плохо.

К основным характеристикам гексогена как взрывчатого вещества относятся:

По сравнению с тротилом у гексогена почти в 1,3 раза выше скорость распространения ударной волны в заряде (детонации) и в 1,7 раза выше мощность взрыва.

Схема детонации взрывчатого вещества

Гексоген

Еще в 1899 году для лечения воспаления в мочевых путях немецкий химик Ганс Геннинг запатентировал лекарство гексоген – аналог известного уротропина. Но вскоре медики потеряли к нему интерес из-за побочной интоксикации. Только через тридцать лет выяснилось, что гексоген оказался мощнейшим взрывчатым веществом, причем, более разрушительным, чем тротил. Килограммовая взрывчатка гексогена произведет такие же разрушения, как и 1.25 килограмм тротила.

Специалисты-пиротехники в основном характеризуют взрывчатые вещества фугасностью и бризантностью. В первом случае говорят об объеме газа, выделенного при взрыве. Мол, чем он больше, тем мощнее фугасность. Бризантность, в свою очередь, зависит уже от скорости образования газов и показывает, как взрывчатка может дробить окружающие материалы.

10 грамм гексогена при взрыве выделяют 480 кубических сантиметров газа, тогда как тротил – 285 кубических сантиметров. Иными словами, гексаген в 1.7 мощнее тротила по фугасности и динамичнее в 1,26 раза по бризантности.

Однако в СМИ чаще всего использует некий усредненный показатель. Например, атомный заряд «Малыш», сброшенный 6 августа 1945 года на японский город Хиросима, оценивают в 13-18 килотонн в тротиловом эквиваленте. Между тем это характеризует не мощность взрыва, а говорит о том, сколько необходимо тротила, чтобы выделилось столько же тепла, как и при указанной ядерной бомбардировке.

Примечания

1. https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0169.html
2. ЦИКЛОТРИМЕТИЛЕНТРИНИТРАМИН. Большой Энциклопедический словарь (2000). Проверено 28 июня 2014.
3. An Introduction to Chemical Reactions, Energy, Gases, and Chemical Explosives, Mark Bishop: «Research Department Explosive, RDX (T4) High detonation velocity ( 8700 m/s) Relative effectiveness factor of 1.6»
4. Последствия отравления гексогеном — Форум химиков (рус.). chemport.ru. Проверено 31 мая 2020.

Астролит

В начале 60-х прошлого века американская компания EXCOA презентовала новое взрывчатое вещество на основе гидразина, заявив, что оно в 20 раз мощнее тротила. Прибывших на испытания генералов Пентагона сбил с ног жуткий запах заброшенного общественного туалета. Впрочем, они были готовы его потерпеть. Однако ряд тестов с авиабомбами, заправленными астролитом А 1-5 показал, что взрывчатка оказалось лишь в два раза мощнее тротила.

После того, как чиновники Пентагона забраковали эту бомбу, инженеры из EXCOA предложили новую версию этого взрывчатого вещества уже под маркой «АСТРА-ПАК», причем для рытья окопов методом направленного взрыва. На рекламном ролике солдат тонкой струйкой поливал землю, а затем из укрытия детонировал жидкость. И окоп в человеческий рост – был готов. По своей инициативе компания EXCOA выпустила 1000 комплектов такой взрывчатки и отправила на вьетнамский фронт.

В реальности всё закончилось грустно и анекдотично. Полученные окопы источали такой отвратительный запах, что американские солдаты стремились их покинуть любой ценой, невзирая на приказы и опасность для жизни. Те же, кто оставался, теряли сознание. Неиспользованные комплекты военнослужащие за свой счет отправили назад – в офис фирмы EXCOA.

Применение

Вам будет интересно:Лабинский аграрный техникум — лучший выбор выпускников

Вам будет интересно:Основные кемеровские университеты и институты: информация, направления подготовки

Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА
Жизнь программиста и интересные обзоры всего. Подпишись, чтобы не пропустить новые видео.

Внутренние части бомбардировочной бомбы, используемые в Daidusters Raid, содержали 6 600 фунтов (3000 кг) Torpex. Бомбы Tallboy и Большого шлема, разработанные Уоллисом, также использовали Torpex.

Считается, что гексоген использовался на многих бомбах, включая террористические.

Вам будет интересно:Что это — конус? Определение, свойства, формулы и пример решения задачи

Гексоген использовался обеими сторонами во Второй мировой войне. США произвели около 15 000 тонн в месяц во время Второй мировой войны и Германии около 7000 тонн в месяц. У RDX были большие преимущества — обладание большей взрывной силой, чем TNT, использованные в Первой мировой войне, и он не требовал дополнительного сырья для изготовления.