Гексоген

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.

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.

Тетранитропентаэритрит

Наряду гексогеном и октогеном, классикой взрывчатых веществ считают трудно произносимый тетранитропентаэритрит, который чаще называют тэном. Однако из-за высокой чувствительности он так и не получил широкого применения. Дело в том, что для военных целей важна не столько взрывчатка, которая разрушительнее других, сколько – та, которая при этом не взрывается от любого прикосновения, то есть с низкой чувствительностью.

Особенно придирчиво к этому вопросы относятся американцы. Именно они разработали натовский стандарт STANAG 4439 для чувствительности взрывчатки, которая может использоваться в военных целях. Правда, это произошло уже после череды тяжелейших инцидентов, в числе которых: взрыв склада на американской базе ВВС «Бьен-Хо» во Вьетнаме, стоивший жизни 33 техникам; катастрофа на борту авианосца «Форрестол», в результате которой было повреждено 60 самолетов; детонация в хранилище авиационных ракет на борту авианосца «Орискани» (1966 года) тоже с многочисленными жертвами.

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

Полимерный азот

Идеальной взрывчаткой могло бы стать соединение, в котором
присутствуют только атомы азота. Создание такого полимерного азота ученые
предсказали еще в начале 90-х. Впервые вещество экспериментально получили в
2004 году в России, однако для его синтеза требуется давление свыше миллиона
атмосфер, что исключает практическое применение такой взрывчатки.

Ученые продолжают поиски самого лучшего взрывчатого вещества
— согласно прогнозам, некоторые виды нитридов, в которых несколько атомов азота
особым образом соединены с атомами хрома, циркония или гафния, могут обладать
чудовищным энергетическим потенциалом, схожим с полимерным азотом.

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.

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.

Ядовитость

Да, сам по себе циклотриметилентринитрамин ядовит. Но, поскольку, как лекарство, он так и не состоялся, на это внимания не обращали и не считали недостатком. Во время Вьетнамской войны на протяжении 1969 года почти четыре десятка солдат получили отравление после того, как использовали вместо дров плитки С-4.

Дым, который образовывался при горении взрывчатки, и оказался ядовитым. Впрочем, никаких заметных последствий это не повлекло. Ограниченное применение на гражданском рынке гексоген нашёл как крысиный яд.

Гексоген появился позже тротила, а в массовом сознании отпечатался не так сильно. Но вот о том, какая взрывчатка более значима для развития военной техники и сыграла большую роль в той или иной войне – можно спорить.

Только в недавний период RDX стал несколько уступать позиции малочувствительным взрывчатым веществам на основе HMX – октогена. Но до сих пор можно с уверенностью говорить о том, что гексоген остаётся самой массовой взрывчаткой, сочетающей в себе высокие разрушительные качества и простоту промышленного изготовления.

Видеообзор пистолета Оса ПБ-4-1Мл

Получение

Метод Герца (1920) заключается в непосредственном нитровании гексаметилентетрамина (уротропина, (CH₂)₆N₄) концентрированной азотной кислотой:

(CH2)6N4+3HNO3⟶(CH2)3N3(NO2)3+3HCOH+NH3↑{\displaystyle {\ce {(CH2)6N4 + 3HNO3 -> (CH2)3N3(NO2)3 + 3HCOH + NH3 ^}}}

Производство гексогена по этому методу велось в Германии, Англии и других странах на установках непрерывного действия. Метод имеет ряд недостатков, главные из которых:

• малый выход гексогена по отношению к сырью (35-40 %);
• большой расход азотной кислоты.

В середине XX века был разработан ряд промышленных методов производства гексогена.

• Метод «К». Разработан в Германии Кноффлером. Метод 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.
• Метод «КА». По методу «КА» гексоген получается в присутствии уксусного ангидрида. В жидкий уксусный ангидрид дозируется динитрат уротропина и раствор аммиачной селитры в азотной кислоте.
• Метод «Е». Ещё один уксусноангидридный метод, по которому гексоген получается взаимодействием пара-формальдегида с амиачной селитрой в среде уксусного ангидрида.
• Метод «W». Разработан в 1934 Вольфрамом. По этому методу формальдегид при взаимодействии с калиевой солью сульфаминовой кислоты даёт так называемую «белую соль», которая при обработке серно-азотной кислотной смесью образует гексоген. Выход по этому методу достигает 80 % по сырью.

• Метод Бахмана-Росса. Разработан в США. Метод близок к методу «КА», но за счет применения двух растворов — уротропина в уксусной кислоте и аммиачной селитры в азотной кислоте процесс значительно более технологичен и удобен:
  (CH2)6N4+3CH3COOH+4HNO3+2NH4NO3+6(CH3CO)2O⟶ 15CH3COOH+2C3H6N6O6{\displaystyle {\mathsf {{\mathsf {(}}CH_{2})_{6}N_{4}+3CH_{3}COOH+4HNO_{3}+2NH_{4}NO_{3}+6(CH_{3}CO)_{2}O\longrightarrow \ 15CH_{3}COOH+2C_{3}H_{6}N_{6}O_{6}}}}

Ссылки

Навигация

Свойства и разнообразие «композиций»

Циклотриметилентринитрамин – кристаллический порошок белого цвета, с химической формулой C3H6N6O6, безвкусный и нерастворимый в воде. Но ценен и интересен он не этим. Скорость распространения ударной волны в заряде (детонации) у гексогена почти в 1,3 раза выше, чем у тротила.

А по фугасности, мерило которой – полость, образованная взрывом заряда в свинцовом цилиндре, сильнее в 1,7 раза. Бризантность взрывчатки длительное время вообще не удавалось точно оценить, поскольку взрыв не уменьшал высоту цилиндра из свинца, а просто разрушал его.

Неудивительно, что военные по всему миру заинтересовались такой взрывчаткой. Но обнаружили и серьёзные недостатки. В противоположность нечувствительному к внешним воздействиям тротилу, гексоген оказался чувствителен и к ударам, и к трению. Впрочем, эту проблему удалось быстро решить флегматизацией – смешиванием с веществами, увеличивающими стабильность.

Небезопасность в обращении привела к тому, что, «как есть» в зарядах он практически не применялся. Зато стал основным компонентом различных смесей. 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.

Так, каморный снаряд БР-471 калибра 122мм содержал 156 грамм A-IX-2. А снаряд БР-540 для гаубицы МЛ-20 нёс в себе 660 грамм гексала. При этом в осколочно-фугасных гранатах продолжал использоваться тротил. Для снаряжения торпед и глубинных зарядов в СССР разработали так называемую «морскую смесь», содержащую до 57% гексогена.

Этим же веществом снаряжались британские сейсмические бомбы «Толлбой». В авиационных бомбах и торпедах “B” заменила «Композиция H6», считающаяся более безопасной.

Циклотриметилентринитрамин стал основой для первых пластичных взрывчатых веществ (обычно ошибочно называемых «пластиковыми»). За счёт пластичности зарядам легко придать любую форму и установить в какое угодно место (просто «облепив» взрывчаткой объект). Самый известный представитель таких ВВ – американская «композиция С-4», состоящая на 91% из RDX.

Пластификатором в ней служит диоктилсебацинат. Чехословацкая пластическая взрывчатка «Semtex» представляет собой смесь гексогена и тэна (TNT). Причём процентное содержание изменяется в зависимости от варианта.

Пластификатор «Семтекса» – диоктилфтанат. Во время Второй Мировой войны пластичная взрывчатка поставлялась в виде шашек массой 113 грамм в вощёной бумаге. Современные заряды С-4 – шашки массой 566 грамм в пластиковой оболочке.

Эффективность пластичной взрывчатки не могла не привлечь внимание террористов. Это привело к тому, что на заводах стали помечать заряды химическими метками. Поскольку «в домашних условиях» такое вещество воспроизвести нельзя, это является достаточно действенным средством ограничения его оборота.RDX стал основой и для взрывчатых веществ с пластичным связующим (Polymer-Bonded Explosives)

Поскольку «в домашних условиях» такое вещество воспроизвести нельзя, это является достаточно действенным средством ограничения его оборота.RDX стал основой и для взрывчатых веществ с пластичным связующим (Polymer-Bonded Explosives).

Эти составы отличаются малой чувствительностью и высокой прочностью и применялись в термоядерном оружии. При помощи PBX инициировали подрыв ядерного заряда, создающего условия для протекания реакции синтеза.

А вот самый маленький «снаряд», в котором применён разрывной заряд RDX – пуля Mk.211 калибра 12,7мм. В этом случае чувствительность даже в ппюс, так как детонатора пуля не содержит – заряд инициируется воспламенением зажигательного состава при ударе о преграду.

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.

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

Малокалиберные винтовки: характеристики и цена. Спортивные и охотничьи мелкокалиберные винтовки

Энергетические характеристики

Теплота образования −384.3 ккал/кг, Энтальпия образования −413.7 ккал/кг. Теплота взрыва 3.29 МДж/кг, Фугасность 340 мл. Бризантность (песочная проба, заряд 0.5 г) 42.5 г, гремучая ртуть — 16.5 г, ЦТА — 44.2 г (более подробная информация ниже в таблице). Объем продуктов взрыва 1097 л/кг.

Ниже в таблице представлена бризантность ГМТД по песочной пробе — число (г) песка (из исходных 200 г), раздробленных взрывом навески ВВ в стальном цилиндре: Бризантность по песочной пробе

Бризантность ГМТД не меняется после 3-месячного хранения в закрытом сосуде в сухой или влажной атмосфере даже при 30°С, хотя появляется аминный запах, который свидетельствует о разложении. Скорость детонации ГМТД в 5.5 мм трубке

Плотность ГМТД в зависимости от давления

Примечания

История пластичных взрывчатых веществ

Девятнадцатый век стал настоящим «звездным часом» для химиков, которые занимались разработкой новых видов взрывчатых веществ. В 1867 году Альфредом Нобелем был запатентован динамит, который можно назвать первым пластичным взрывчатым веществом.

Первый вид динамита был изготовлен путем смешивания нитроглицерина с кизельгуром (кремниевая земля). Взрывчатое вещество получилось довольно мощным, имело приемлемый уровень безопасности (по сравнению с нитроглицерином) и обладало консистенцией теста.

Во время Второй мировой войны в Германии было разработано пластичное взрывчатое вещество гексопласт, которое состояло из смеси гексогена (75%), динитротолуола, тротила и нитроцеллюлозы. Позже американцы «позаимствовали» этот состав и начали его серийное производство под наименованием С-2.

В Великобритании первое пластичное взрывчатое вещество появилось еще до начала ПМВ, оно называлось PE-1 и использовалось для проведения взрывных работ. РЕ-1 состоял из 88% гексогена и 12% нефтяного масла. Позже этот состав был улучшен, в него добавили эмульгатор лецитин. Под наименованием РЕ-2 эта взрывчатка активно использовалось англичанами в период Второй мировой войны. Причем она находилась на вооружении специальных подразделений Великобритании, возможно именно поэтому пластичная взрывчатка стала в общественном сознании обязательным атрибутом диверсанта.

В 50-е годы англичане создали еще один вид ПВВ – РЕ-4. Причем эта разработка получилась настолько хорошо, что находится на вооружении английской армии и сегодня. В его состав входит: 88% гексогена, 11% специальной смазки DG-29 и эмульгатор. Данное взрывчатое вещество получилось весьма удачным – недорогим, надежным и довольно мощным. РЕ-4 используется для проведения взрывных работ, а также для снаряжения некоторых видов боеприпасов.

В США начали производить пластичную взрывчатку во время Второй мировой войны. Первым американским ПВВ стала взрывчатка С-1, аналогичная по составу английской РЕ-2. Чуть позже она была несколько модифицирована до С-2, а затем и С-3. Все эти ПВВ в качестве взрывчатого компонента использовали гексоген, отличались лишь пластификаторы.

В 1967 года была запатентована пластичная взрывчатка С-4, которая позже стала практически синонимом ПВВ. С-4 весьма успешно применялась во Вьетнаме, в настоящее время существует несколько классов этой взрывчатки, они отличаются друг от друга количеством гексогена.

С использованием С-4 во Вьетнаме связано несколько курьезных историй. Поначалу применение этого взрывчатого вещества привело к частым случаям тяжелых отравлений среди американских солдат. Дело в том, что они пытались использовать куски С-4 вместо привычной для американцев жвачки. Гексоген, входящий в состав С-4, является сильным ядом, он и вызывал отравления. После этого в инструкцию к С-4 был внесен пункт о том, что жевать пластит запрещено.

Вторая группа несчастных случаев была связана с попытками военнослужащих использовать С-4 в качестве топлива для приготовления пищи. Пластит не взрывался, но пары гексогена, попав вместе с дымом в пищу, также приводили к отравлениям. После этого в инструкциях к взрывчатке появился еще один пункт: «Запрещено использовать для приготовления пищи».

Следует отметить, что сегодня на вооружении американской армии находится большое количество разновидностей пластичной взрывчатки. Они отличаются и по взрывному компоненту, и по пластификаторам.

Первой советской пластичной взрывчаткой, которую начали выпускать массово, стала ПВВ-4. Этот пластит состоит из 80% гексогена, 15% смазочного масла и 5% стеарата кальция. Она появилась примерно в конце 40-х годов, однако в войска практически не поступала.

В 60-е годы в СССР был создан еще один вид пластичной взрывчатки – ПВВ-5А, который был полным аналогом американской С-4. Эту взрывчатку использовали для снаряжения мин МОН и динамической брони для танков.

В тот же период для систем разминирования была создана пластиковая взрывчатка ПВВ-7 с повышенным уровнем фугасности.

Долгое время пластичная взрывчатка считалась в СССР секретной, поэтому в строевые части она почти не поступала. Ситуация изменилась только с началом войны в Афганистане.