Trong phần lớn lịch sử, con người đã sử dụng tất cả các loại vũ khí lạnh để phá hủy loại của mình, từ một chiếc rìu đá đơn giản, cho đến những công cụ kim loại rất tiên tiến và khó chế tạo. Khoảng thế kỷ XI-XII ở châu Âu bắt đầu sử dụng súng, và do đó, loài người đã làm quen với chất nổ quan trọng nhất - bột đen.
Đó là một bước ngoặt trong lịch sử quân sự, mặc dù phải mất khoảng tám thế kỷ nữa để súng có thể hoàn toàn cắt đứt thép cắt ra khỏi chiến trường. Song song với sự tiến bộ của pháo và súng cối, chất nổ được phát triển - không chỉ thuốc súng, mà còn tất cả các loại chế phẩm cho đạn pháo hoặc mìn. Sự phát triển của chất nổ và thiết bị nổ mới tiếp tục tích cực trong thời đại của chúng ta.
Ngày nay, hàng chục chất nổ được biết đến. Ngoài nhu cầu quân sự, chất nổ được sử dụng tích cực trong khai thác, trong xây dựng đường xá và đường hầm. Tuy nhiên, trước khi nói về các nhóm chất nổ chính, cần phải đề cập chi tiết hơn các quá trình xảy ra trong vụ nổ và để hiểu nguyên lý hoạt động của chất nổ (HE).
Chất nổ: nó là gì?
Chất nổ là một nhóm lớn các hợp chất hóa học hoặc hỗn hợp, dưới tác động của các yếu tố bên ngoài, có khả năng phản ứng nhanh, tự duy trì và không kiểm soát được với việc giải phóng một lượng lớn năng lượng. Nói một cách đơn giản, một vụ nổ hóa học là quá trình chuyển đổi năng lượng của các liên kết phân tử thành năng lượng nhiệt. Thông thường, kết quả của nó là một lượng lớn khí nóng, thực hiện công việc cơ học (nghiền, phá hủy, di chuyển, v.v.).
Việc phân loại chất nổ khá phức tạp và khó hiểu. Chất nổ bao gồm các chất phân hủy không chỉ trong quá trình nổ (phát nổ), mà còn cháy chậm hoặc nhanh. Nhóm thứ hai bao gồm thuốc súng và các loại hỗn hợp pháo hoa khác nhau.
Nói chung, các khái niệm "kích nổ" và "xì hơi" (đốt cháy) là chìa khóa để hiểu các quá trình của vụ nổ hóa học.
Phát nổ là sự lan truyền nhanh chóng (siêu âm) của mặt trước nén với phản ứng tỏa nhiệt đi kèm trong một vụ nổ. Trong trường hợp này, các biến đổi hóa học tiến hành rất nhanh và một lượng năng lượng nhiệt và các sản phẩm khí như vậy được giải phóng rằng một sóng xung kích được hình thành trong chất. Phát nổ là một quá trình nhanh nhất, người ta có thể nói, sự tham gia giống như tuyết lở của một chất trong phản ứng nổ hóa học.
Xả hơi, hoặc đốt cháy là một loại phản ứng hóa học oxi hóa khử, trong đó phía trước của nó di chuyển trong một chất do truyền nhiệt thông thường. Những phản ứng như vậy được biết đến với tất cả mọi người và thường được tìm thấy trong cuộc sống hàng ngày.
Thật tò mò rằng năng lượng được giải phóng trong vụ nổ không quá lớn. Ví dụ, khi 1 kg trotyl được kích nổ, nó được giải phóng ít hơn nhiều lần so với khi 1 kg than được đốt cháy. Tuy nhiên, với vụ nổ xảy ra nhanh hơn hàng triệu lần, tất cả năng lượng được giải phóng gần như ngay lập tức.
Cần lưu ý rằng tốc độ lan truyền của vụ nổ là đặc tính quan trọng nhất của chất nổ. Càng cao, phí nổ càng hiệu quả.
Để bắt đầu quá trình nổ hóa chất, một yếu tố bên ngoài là cần thiết, nó có thể có nhiều loại:
- cơ học (đâm thủng, va chạm, ma sát);
- hóa chất (phản ứng của một chất có điện tích nổ);
- phát nổ bên ngoài (vụ nổ trong vùng lân cận của vụ nổ);
- nhiệt (ngọn lửa, nhiệt, tia lửa).
Cần lưu ý rằng các loại chất nổ khác nhau có độ nhạy khác nhau với các ảnh hưởng bên ngoài.
Một số trong số họ (ví dụ, bột đen) phản ứng tốt với các hiệu ứng nhiệt, nhưng đồng thời chúng thực tế không phản ứng với cơ học và hóa học. Và để kích nổ TNT, chỉ cần có hiệu ứng kích nổ. Thủy ngân đông đúc phản ứng dữ dội với bất kỳ kích thích bên ngoài nào, và có một số chất nổ phát nổ mà không có bất kỳ ảnh hưởng bên ngoài nào cả. Việc sử dụng thực tế chất nổ "nổ" như vậy đơn giản là không thể.
Các tính chất chính của chất nổ
Những cái chính là:
- nhiệt độ sản phẩm nổ;
- sức nóng của vụ nổ;
- tốc độ kích nổ;
- bỉ ngạn;
- chất nổ.
Hai điểm cuối nên được thảo luận riêng. Vụ nổ nổ - đây là khả năng phá hủy môi trường xung quanh (đá, kim loại, gỗ). Đặc tính này phần lớn phụ thuộc vào trạng thái vật lý trong đó chất nổ được đặt (mức độ nghiền, mật độ, tính đồng nhất). Độ bầm phụ thuộc vào tốc độ phát nổ của chất nổ - càng cao, chất nổ càng tốt có thể nghiền nát và phá hủy các vật thể xung quanh.
Thuốc nổ nổ thường được sử dụng để trang bị đạn pháo, bom, mìn, ngư lôi, lựu đạn và các loại đạn khác. Loại chất nổ này ít nhạy cảm hơn với các yếu tố bên ngoài, việc kích nổ bên ngoài là cần thiết để làm suy yếu một loại chất nổ như vậy. Tùy thuộc vào sức mạnh hủy diệt của chúng, chất nổ nổ được chia thành:
- Tăng sức mạnh: hexogen, tryl, oxogen;
- Công suất trung bình: TNT, melinite, plastid;
- Giảm sức mạnh: chất nổ dựa trên amoni nitrat.
Độ nổ của chất nổ càng cao, nó sẽ phá hủy cơ thể của bom hoặc đạn càng tốt, cung cấp cho mảnh vỡ nhiều năng lượng hơn và tạo ra một sóng xung kích mạnh hơn.
Không kém phần quan trọng của chất nổ là chất nổ của nó. Đây là đặc điểm chung nhất của bất kỳ chất nổ nào, nó cho thấy chất nổ này hoặc chất nổ đó có khả năng hủy diệt như thế nào. Độ nổ trực tiếp phụ thuộc vào lượng khí được hình thành trong vụ nổ. Cần lưu ý rằng tính nổ cao và độ nổ cao, như một quy luật, không liên quan đến nhau.
Độ nổ cao và nổ mìn xác định thứ mà chúng ta gọi là sức mạnh hay lực của vụ nổ. Tuy nhiên, đối với các mục đích khác nhau, cần phải chọn các loại chất nổ thích hợp. Brizantnosti rất quan trọng đối với đạn pháo, mìn và bom trên không, nhưng chất nổ có mức độ nổ cao đáng kể thì phù hợp hơn cho khai thác. Trong thực tế, việc lựa chọn chất nổ phức tạp hơn nhiều, và để chọn đúng chất nổ, tất cả các đặc điểm của nó cần được tính đến.
Có một phương pháp thường được chấp nhận để xác định sức mạnh của các chất nổ khác nhau. Đây là cái gọi là tương đương TNT, khi sức mạnh của TNT được quy ước là một. Sử dụng phương pháp này, có thể tính được rằng sức mạnh của 125 g trotyl tương đương với 100 g RDX và 150 g ammonite.
Một đặc tính quan trọng khác của chất nổ là độ nhạy của chúng. Nó được xác định bởi xác suất nổ của chất nổ khi tiếp xúc với một yếu tố cụ thể. Sự an toàn của sản xuất và lưu trữ chất nổ phụ thuộc vào thông số này.
Để thể hiện rõ hơn tầm quan trọng của chất nổ này, chúng ta có thể nói rằng người Mỹ đã phát triển một tiêu chuẩn đặc biệt (STANAG 4439) cho độ nhạy của chất nổ. Và họ đã phải đi vì nó không phải là một cuộc sống tốt, nhưng sau một loạt các vụ tai nạn cực kỳ nghiêm trọng: 33 người đã thiệt mạng trong vụ nổ tại căn cứ không quân Biên-Hồ của Mỹ ở Việt Nam, khoảng 80 máy bay đã bị hư hại do vụ nổ tàu sân bay Forrestal, và sau vụ nổ máy bay trên tàu sân bay "Oriskani" (1966). Vì vậy, không chỉ chất nổ mạnh là tốt, mà phát nổ vào đúng thời điểm - không bao giờ trở lại.
Tất cả các chất nổ hiện đại là hợp chất hóa học hoặc hỗn hợp cơ học. Nhóm đầu tiên bao gồm hexogen, trotyl, nitroglycerin, axit picric. Chất nổ hóa học, như một quy luật, thu được từ quá trình nitrat hóa các loại hydrocarbon khác nhau, dẫn đến việc đưa nitơ và oxy vào các phân tử của chúng. Đến nhóm thứ hai - chất nổ amoni nitrat. Thành phần chất nổ thuộc loại này thường bao gồm các chất giàu oxy và carbon. Để tăng nhiệt độ của vụ nổ trong hỗn hợp thường được thêm bột kim loại: nhôm, berili, magiê.
Ngoài tất cả các đặc tính trên, bất kỳ chất nổ nào cũng phải chịu được hóa chất và phù hợp để lưu trữ lâu dài. Vào những năm 80 của thế kỷ trước, người Trung Quốc đã có thể tổng hợp chất nổ mạnh nhất - urê ba vòng. Sức mạnh của nó vượt quá trotyl hai mươi lần. Vấn đề là vài ngày sau khi sản xuất, chất này bị phân hủy và biến thành chất nhầy, không phù hợp để sử dụng tiếp.
Phân loại thuốc nổ
Theo tính chất nổ của chúng, chất nổ được chia thành:
- Khởi xướng. Chúng được sử dụng để phát nổ (kích nổ) các chất nổ khác. Sự khác biệt chính của chất nổ trong nhóm này là độ nhạy cao đối với các yếu tố khởi đầu và tốc độ phát nổ cao. Nhóm này bao gồm: thủy ngân nổ, diazodinitrophenol, chì trinitrosorcinate và các loại khác. Theo quy định, các hợp chất này được sử dụng trong mồi, ống đánh lửa, viên nang kíp nổ, squibs, tự sát;
- Vụ nổ nổ. Loại chất nổ này có mức độ đáng kể và được sử dụng làm điện tích chính cho phần lớn đạn dược. Những chất nổ mạnh mẽ này khác nhau về thành phần hóa học của chúng (N-nitramines, nitrat, các hợp chất nitro khác). Đôi khi chúng được sử dụng ở dạng hỗn hợp khác nhau. Chất nổ nổ cũng được sử dụng tích cực trong khai thác, khi đặt đường hầm và thực hiện các công việc kỹ thuật khác;
- Ném chất nổ. Chúng là nguồn năng lượng để ném đạn, mìn, đạn, lựu đạn, cũng như cho sự di chuyển của tên lửa. Bột và các loại nhiên liệu tên lửa thuộc về loại chất nổ này;
- Thành phần pháo hoa. Được sử dụng để trang bị đạn dược đặc biệt. Khi đốt, chúng tạo ra một hiệu ứng cụ thể: chiếu sáng, báo hiệu, đốt cháy.
Chất nổ cũng được chia theo trạng thái vật lý của chúng thành:
- Chất lỏng. Ví dụ, nitroglycol, nitroglycerin, ethyl nitrate. Ngoài ra còn có các hỗn hợp chất lỏng khác nhau của chất nổ (panklastite, chất nổ Sprengel);
- Khí;
- Giống như gel. Nếu bạn hòa tan nitrocellulose trong nitroglycerin, bạn sẽ có được cái gọi là thạch nổ. Đây là một chất cực kỳ không ổn định, nhưng khá mạnh như chất nổ. Ông đã được sử dụng bởi các nhà cách mạng Nga - những kẻ khủng bố vào cuối thế kỷ XIX;
- Đình chỉ. Khá nhiều nhóm chất nổ, ngày nay được sử dụng cho mục đích công nghiệp. Có nhiều loại huyền phù nổ trong đó chất nổ hoặc chất oxy hóa là môi trường lỏng;
- Chất nổ nhũ tương. Một loại chất nổ rất phổ biến những ngày này. Thường được sử dụng trong các công trình xây dựng hoặc khai thác;
- Rắn. Nhóm chất nổ phổ biến nhất. Nó bao gồm gần như tất cả các chất nổ được sử dụng trong các vấn đề quân sự. Có thể là nguyên khối (trotyl), dạng hạt hoặc dạng bột (hexogen);
- Nhựa. Nhóm chất nổ này có độ dẻo. Chất nổ như vậy đắt hơn bình thường, vì vậy chúng hiếm khi được sử dụng để trang bị đạn dược. Một đại diện điển hình của nhóm này là plastid (hoặc plastid). Nó thường được sử dụng trong quá trình phá hoại để phá hoại các cấu trúc. Theo thành phần của nó, plastid là hỗn hợp của RDX và bất kỳ chất hóa dẻo nào;
- Đàn hồi.
Một số lịch sử của chất nổ
Chất nổ đầu tiên, được phát minh bởi loài người, là bột màu đen. Người ta tin rằng nó đã được phát minh ở Trung Quốc sớm nhất là vào thế kỷ thứ 7 sau Công nguyên. Tuy nhiên, bằng chứng đáng tin cậy về điều này vẫn chưa được tìm thấy. Nói chung xung quanh bột và những nỗ lực đầu tiên để sử dụng nó đã tạo ra rất nhiều huyền thoại và rõ ràng là những câu chuyện tuyệt vời.
Có những văn bản Trung Quốc cổ đại mô tả các hỗn hợp có thành phần tương tự như bột màu đen. Chúng được sử dụng làm thuốc, cũng như cho các buổi trình diễn pháo hoa. Ngoài ra, có rất nhiều nguồn tin cho rằng trong các thế kỷ sau, người Trung Quốc đã tích cực sử dụng thuốc súng để chế tạo tên lửa, mìn, lựu đạn và thậm chí là ném lửa. Sự thật, minh họa của một số loại súng cổ xưa này nghi ngờ về khả năng ứng dụng thực tế của nó.
Ngay cả trước khi bột ở châu Âu bắt đầu sử dụng "lửa Hy Lạp" - chất nổ dễ cháy, một công thức, thật không may, đã không đạt được đến ngày nay. "Lửa Hy Lạp" là một hỗn hợp dễ cháy, không những không làm nguội bằng nước, mà thậm chí còn tiếp xúc với nó thậm chí còn dễ cháy hơn. Chất nổ này được phát minh bởi Byzantines, họ đã tích cực sử dụng "lửa Hy Lạp" cả trên đất liền và trong các trận chiến trên biển, và giữ công thức của nó trong bí mật nghiêm ngặt nhất. Các chuyên gia hiện đại tin rằng hỗn hợp này bao gồm dầu, nhựa đường, lưu huỳnh và vôi sống.
Thuốc súng xuất hiện lần đầu tiên ở châu Âu vào khoảng giữa thế kỷ 13 và vẫn chưa biết làm thế nào nó đến lục địa này. Trong số các nhà phát minh thuốc súng châu Âu, tên của nhà sư Berthold Schwartz và nhà khoa học người Anh Roger Bacon thường được nhắc đến, mặc dù các nhà sử học không có ý kiến chung. Theo một trong những phiên bản, thuốc súng được phát minh ở Trung Quốc, qua Ấn Độ và Trung Đông, đã đến châu Âu. Dù sao, đã ở thế kỷ XIII, người châu Âu biết về thuốc súng và thậm chí đã cố gắng sử dụng chất nổ tinh thể này cho các mỏ và súng cầm tay nguyên thủy.
Trong nhiều thế kỷ, thuốc súng vẫn là loại chất nổ duy nhất mà con người biết và sử dụng. Chỉ đến đầu thế kỷ XVIII-XIX, nhờ sự phát triển của hóa học và các ngành khoa học tự nhiên khác, sự phát triển của chất nổ đã đạt đến một tầm cao mới.
Vào cuối thế kỷ 18, nhờ các nhà hóa học người Pháp Lavoisier và Berthollet, cái gọi là bột chlorate đã xuất hiện. Đồng thời, nó được phát minh ra "bạc nổ", cũng như axit picric, trong tương lai được sử dụng để trang bị đạn pháo.
Năm 1799, nhà hóa học người Anh Howard đã tìm thấy "thủy ngân rattling", vẫn còn được sử dụng trong mồi như một chất nổ khởi đầu. Vào đầu thế kỷ 19, người ta đã thu được pyroxylin - một chất nổ không chỉ được sử dụng để trang bị đạn pháo mà còn tạo ra bột không khói từ nó.
Năm 1847, nitroglycerin lần đầu tiên được tổng hợp, nhưng chất nổ này tỏ ra quá không ổn định và nguy hiểm cho sản xuất và lưu trữ. Một lát sau, vấn đề này đã được giải quyết một phần bởi Alfred Nobel nổi tiếng, người đã đề xuất trộn nitroglycirin với đất sét. Thế là hóa ra thuốc nổ. Đây là một chất nổ mạnh mẽ, nhưng nó rất nhạy cảm. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, thuốc nổ đã cố gắng trang bị đạn, nhưng ý tưởng này đã nhanh chóng bị từ bỏ. Thuốc nổ đã được sử dụng trong khai thác trong một thời gian dài, nhưng ngày nay chất nổ này đã không được sản xuất trong một thời gian dài.
Năm 1863, các nhà khoa học Đức đã phát hiện ra TNT và năm 1891, việc sản xuất công nghiệp loại thuốc nổ này bắt đầu ở Đức. Năm 1897, nhà hóa học người Đức Lentse đã tổng hợp hexogen - một trong những chất nổ mạnh nhất và phổ biến nhất trong thời đại của chúng ta.
Sự phát triển của chất nổ và thiết bị nổ mới tiếp tục trong suốt thế kỷ qua, và nghiên cứu theo hướng này vẫn tiếp tục cho đến ngày hôm nay.
Năm 1942, nhà hóa học người Mỹ Bachmann đã nhận được một chất nổ mới tương tự hexogen, nhưng mạnh hơn anh ta rất nhiều. Chất nổ mới có tên octogen, về hiệu quả của nó, một kg chất nổ này tương đương với bốn kg TNT.
Vào những năm 60, công ty EXCOA của Mỹ đã cung cấp cho Lầu Năm Góc một loại thuốc nổ dựa trên hydrazine mới, được cho là mạnh hơn 20 lần so với TNT. Tuy nhiên, chất nổ này có một điểm trừ đáng chú ý - mùi cực kỳ khó chịu của nhà vệ sinh nhà ga bỏ hoang. Cuộc kiểm toán cho thấy sức mạnh của chất mới vượt quá TNT chỉ 2-3 lần và quyết định không sử dụng nó. Sau này, EXCOA đã đề xuất một cách khác để sử dụng chất nổ: làm rãnh với nó.
Chất này bị chảy xuống đất, và sau đó phát nổ. Do đó, trong vài giây, có thể có được một hồ sơ đầy đủ mà không cần bất kỳ nỗ lực thêm. Một số bộ chất nổ đã được gửi đến Việt Nam để thử nghiệm trong điều kiện chiến đấu. Kết thúc của câu chuyện này thật buồn cười: các chiến hào thu được từ vụ nổ có mùi kinh tởm đến nỗi những người lính từ chối ở trong đó.
Vào cuối những năm 80, người Mỹ đã phát triển một loại thuốc nổ mới - CL-20. Theo một số báo cáo phương tiện truyền thông, sức mạnh của nó cao gấp gần hai mươi lần TNT. Tuy nhiên, do giá cao (1.300 USD / 1 kg), việc sản xuất thuốc nổ mới quy mô lớn chưa bao giờ được bắt đầu.
