Химия и химици № 2 2013 г
Амониевият нитрат е не само най-важният тор, но и индустриален експлозив. При запалване амониевият нитрат "просто така" не гори, когато се нагрява, той мирно се разлага с образуването на азотен оксид и вода (в по-малка степен - с отделяне на амоняк, азот, азотна киселина, оксид и азотен диоксид). По правило звярът в това вещество се събужда само когато детонаторът действа.
Амониевият нитрат има положителен кислороден баланс, т.к. когато се разлага, остава "допълнителен" кислороден атом:
Ако към амониевия нитрат се добави еквивалентно количество редуциращ агент (така че кислородният баланс на сместа да стане нулев), това ще увеличи силата на експлозията и чувствителността към детонация.
Всъщност амониевият нитрат е "лош експлозив": той далеч не е най-ефективен и има много недостатъци, например хигроскопичност. Ето защо те се опитват да използват редуциращия агент по-евтино, често - "боклуци". Например дървесно брашно, въглищен прах, дизелово гориво, смляна хартия, отпадъци и неликвидни продукти от производството на нитросъединения и др. В занаятчийски условия се използва пържено пшенично брашно, захар и др.
От друга страна, амониевият нитрат е евтино съединение, достъпно в голям мащаб. Това обяснява популярността на смесите, базирани на него: както за промишлено взривяване, така и сред „любителите да взривят нещо“. Има много състави на базата на амониев нитрат: от най-екзотичните до баналните, но широко разпространени. Няма да се спираме на класификацията на експлозивни състави на базата на амониев нитрат. Отбелязваме само, че добавянето на алуминиев прах значително подобрява характеристиките на експлозивите на базата на амониев нитрат. Такива състави (амонали) имат по-висока мощност и чувствителност към детонация. Значително подобрявахарактеристики на експлозиви на базата на амониев нитрат и добавки от нитросъединения (тротил, хексоген) или естери на азотна киселина (нитроглицерин и етиленгликол динитрат).
Голям проблем е хигроскопичността на амониевия нитрат и съставите на негова основа. Поглъщането на влага от въздуха от амониев нитрат води до значително намаляване на чувствителността към детонация. Не винаги обаче: има дори т.нар. напълнени с вода експлозивни състави на базата на амониев нитрат.
Теорията, мисля, е достатъчна (особено след като аз самият знам всичко това само от книги). Време е да преминете към практиката.
Реших да готвя захарен динамон по рецептата: амониев нитрат - 85%, захар - 15%. Като за начало един килограм. Защо тази композиция? Наличие на компоненти и лекота на производство: просто смесете компонентите и смилайте. Няма нужда да стопявате нищо, а след това друго - натрошете стопилката, смилайте парчета (които могат да се окажат доста твърди) и т.н.
След като прочетох, че чувствителността на този състав (както и на редица други експлозиви на базата на амониев нитрат) намалява в резултат на абсорбирането на атмосферна влага, реших да играя на сигурно.
Селитра и захар се оставят да изсъхнат в термостат при 100°C за една нощ (поотделно). За равномерно сушене веществото се разбърква няколко пъти. Захарта беше леко карамелизирана от повърхността, дори овъглена на места, но явно това нямаше голямо значение.
След изсушаване захарта и селитрата се смесват (още горещи) и се смилат в кафемелачка. Смилането на смес от амониев нитрат и захар се оказа неочаквано лесно [1]. Смляната смес веднага се поставя в тенекиен буркан за кафе и се покрива - за да не поеме влагата от въздуха. Несмляната смес държал и в затворен тиган – от време на време подбирал порции за смилане.
Оказа се, че част от сместане се побира в буркан за кафе. Беше невъзможно сместа да се натисне или набие твърде силно, тъй като има признаци, че това ще попречи на детонацията. (Почуках по буркана, леко натъпках сместа с пръсти, но не повече). След опита претеглих останалата смес, оказа се - 246 гр., което означава, че в буркана е имало около 750 гр. динамон.
Покри буркана със сместа с торба отгоре и го уви плътно с тиксо - за да го изолира от атмосферната влага. Бях принуден да го оставя за уикенда, тъй като иницииращият експлозив все още съхнеше.
След няколко часа на дъното започнаха да се образуват кристали, които плътно прилепнаха към стъклото. Досега имаше малко от тях, взех пластмасова шпатула и изстъргах кристалите от стъклото: така че в течността да се образуват центрове на кристализация [3]. Правейки това, планирах да постигна две неща: така че новите порции HMTD да не се придържат към стъклото, а да се отлагат върху съществуващите семена; така че да се образуват много кристализационни семена и бъдещите кристали да са възможно най-малки. Големите кристали имат много по-висока чувствителност към триене (по-голяма опасност от неочаквана експлозия) и по-ниска обемна плътност (по-малко HMTD ще се побере в детонатора).
Няколко минути след описаната операция разтворът стана мътен и непрозрачен от освободения HMTD. Оставих го за една нощ. Когато дойдох сутринта, установих, че по-голямата част от течността се е превърнала в бяла пресечена маса. Започна да филтрира през филтъра "бяла лента". След филтриране, утайката се промива добре с вода. Филтрирането и измиването минаха бързо, но скоро стана ясно, че в получената маса има много големи кристали, които блестят като снежинки на слънце. Няма какво да правите: внимателно изцедете утайката и оставете да изсъхне.
През уикенда GMTD пресъхна,но събрани на бучки, отделни кристали блестяха. Гледката не беше приятна: щеше да е необходимо да се смила иницииращият експлозив, който е чувствителен на триене. Той внимателно отдели бучката от утайката, прехвърли я върху лист хартия и я смачка с пластмасова шпатула: първо раздели бучката на няколко части, постави частите в противоположните краища на хартията, отново внимателно смачка, разпредели парчетата по повърхността на листа възможно най-равномерно и едва след това смачка малки бучки (за щастие, те се превърнаха в прах лесно - почти без усилие). Разбира се, той направи всичко това на доста голямо разстояние (1,5 м) от обема на веществото - така че в този случай то да не детонира. Полученият прах се изсипва в пластмасова чаша, която също се оставя настрана. Ходенето напред-назад беше неудобно, но не трябва да се поемат излишни рискове. (Разбира се, експериментаторът имаше предпазна маска на лицето си, ушите му бяха запушени с дебели памучни тампони).
Претеглено HMTD - оказа се 14,77 g [4]. Сега трябваше да напълня спринцовката на GMTD - доста рисковано занимание.
Възникна въпросът: от коя страна да запалите спринцовката с HMTD (известен още като детонатор). Най-лесният начин беше да направите това от отворения край (където беше буталото). Но, както е показано в статии [2] и [5], в този случай HMTD може просто да се запали, но се нуждаем от детонация.
Ще трябва да запалите през чучура и това е по-трудно и по-малко надеждно. Взех късо парче PVC тръба, вкарах колона за прах в единия й край (тънка полиетиленова тръба, пълна с прахообразна маса - взех я от приятел). Самата тръба беше натъпкана с прахова маса (получена чрез смилане на гранули от фабричен черен барут). Свободният край на тръбата се вкарва в дюзата на спринцовката. В същото време част от прахообразната маса проникна в носа - което беше необходимо. Обръщайки спринцовката с главата надолу, налейте малкопрахообразна маса и метална жица я набиха в дюзата на спринцовката - така че пламъкът гарантирано да проникне вътре.
Преди това изпитах как гори прахообразната маса: върху лист хартия и се пъхна в подобна тръба (барутът не беше направен и тестван от мен - беше невъзможно да се разчита на него просто така).
Страховете са предизвикани от "прахообразната колона" - полиетиленова тръба, пълна с прахова маса. Беше ми подарък, така че нямах представа колко бързо гори. Приех скоростта му на горене като "0" и завинтих една дълга ловна кибритена клечка към стойката (завинтих я здраво с резба, кибритената клечка беше с главата надолу и трябваше да запали барута - поне така се надявах). Кибритът гори 15 секунди, но като се има предвид, че частично се пресича с прахообразната колона (която може моментално да пламне), това време трябваше да бъде намалено до 10 секунди (по принцип е достатъчно).
Сега най-рискованата операция е пълненето на спринцовката на HMTD. Фиксирах спринцовката в статив, фиксирах пластмасова фуния малко по-високо. Добавих малка част от HMTD към спринцовката и внимателно я натиснах в чучура (така че HMTD да влезе в контакт с барута). Направих това с кибрит, който задържах с пинсета.
След това с помощта на хартиена лента добавих част от HMTD към шпица и внимателно го уплътних с клонка от метла. Направих това, докато до върха на спринцовката остана около 1 см. Клонката беше задържана с дълга хирургическа скоба. По-голямата част от HMTD беше в чаша за еднократна употреба на разстояние 1,5 м. Взех порции от 1-1,5 g от нея в друга чаша и оттам прехвърлих HMTD с помощта на хартиена лента във фуния. Това даде надежда, че в случай на експлозия по-голямата част от GMTD няма да детонира.
Честно казано, беше МНОГО страшно по време на пълненето на спринцовката. Напълнете спринцовките с иницииращи експлозиви (GMTD иживачен фулминат) трябваше да се използва преди това и трябваше да се напълнят по-големи количества. Какво ще стане, ако IVV гръмне, знаех още тогава. Но по някаква причина никога не е било толкова страшно, колкото сега. Защо - не знам: човешката психика все още е до голяма степен загадка.
Когато спринцовката беше почти пълна, избърсах вътрешността й с памучен тампон - за да освободя повърхността от полепнали кристали. След това затвори спринцовката с гумена лента, отстранена от буталото. За здравина, леко натиснете върху капака и го фиксирайте с лента.
Направих всички операции с пинсети, ако е възможно, държах пинсетите не с ръце, а с дълга скоба. До края на процедурата гледаше да не хваща детонатора с ръце (след края - също) - държеше ръцете си настрани. На лицето имаше защитна маска, в ушите - плътни тампони. Разбира се, ако GMTD експлодира, пак ще има ужасни последици, но няма нищо, с което просто да замените крайниците, ушите и очите си.
Готовият детонатор беше поставен в дълга широка тръба от здрав картон - с надеждата, че в този случай стените ще издържат и взривната вълна ще излезе през отворените краища. В този вид детонаторът е транспортиран. Детонаторът съдържа 8,2 g HMTD.
3 Подобна техника често се използва в аналитичната химия: триене на стъклена пръчка по стените на чаша, за да се ускори образуването на утайка. Ролята на кристализационни центрове играят стъклени частици и образували се драскотини. В резултат на това седиментацията се ускорява.
В случая с HMTD разруших вече образуваните кристали, техните фрагменти послужиха като нови центрове на кристализация.
4 Според метода добивът е 27/2 = 13,5 g, но в действителност взех 0,9 g повече уротропин (лимноки и пероксиди - пропорционално повече).