гексоген что это такое

Гексоген

Гексоген
Общие
Систематическое наименование	1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан
Традиционные названия	Гексоген, RDX, циклотриметилентринитрамин, циклонит
Химическая формула	C3H6N6O6
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твердое
Молярная масса	222,12 г/моль
Плотность	1,82 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	205,5 °C
Температура кипения	234 °C
Классификация
Рег. номер CAS	121-82-4
SMILES	C1N(CN(CN1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]

Гексоге́н (циклотриметилентринитрамин, RDX, T4) — (CH₂)₃N₃(NO₂)₃, мощное вторичное (бризантное) взрывчатое вещество. Чувствительность к удару занимает среднее положение между тетрилом и ТЭНом.

Плотность заряда — 1,77 г/см³. Скорость детонации — 8360 м/сек, давление во фронте ударной волны — 33,8 ГПа, фугасность — 470 мл, бризантность — 24 мм, объём газообразных продуктов взрыва — 908 л/кг. Температура вспышки — 230 °C, температура плавления — 204,1°C. Теплота взрыва — 1370 ккал/кг, теплота сгорания — 2307 ккал/кг.

Содержание

Физические свойства

Плавится гексоген при температуре 204,1 °C с разложением, при этом его чувствительность к механическим воздействиям сильно повышается, поэтому его не плавят, а прессуют. Прессуется плохо, поэтому, чтобы его лучше спрессовать, гексоген флегматизируют в ацетоне.

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.

Герц взял на свой относительно простой способ получения гексогена английский патент, и немедленно в Англии, а затем и в других странах начались усиленные исследования нового вещества и развернулось строительство заводов. В годы второй мировой войны гексоген уступал по масштабам производства только тротилу, а в наше время входит в состав многих боевых и промышленных взрывчатых веществ.

Получение

Метод Герца (1920) заключается в непосредственном нитровании гексаметилентетрамина (уротропина, (CH₂)₆N₄) концентрированной азотной кислотой (HNO₃):

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

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

Применение

Применяют для изготовления детонаторов (в том числе детонационных шнуров) снаряжения боеприпасов и для взрывных работ в промышленности, как правило, в смеси с другими веществами (тротилом и т. п.), а также, с добавкой флегматизаторов (парафина, воска, церезина), уменьшающих опасность взрыва гексогена от случайных причин. Например, широко известная С-4 — это 91 % гексогена, 2,25 % вистанекса, 5,31 % диоктилсебацината и 1,44 % жидкой смазки.

В чистом виде используется для снаряжения капсюлей-детонаторов, и, являясь сильнейшим ядом, для борьбы с тараканами (им пользуются работники заводов, на которых он производится).

Также используется как компонент ракетного топлива, несмотря на то, что гексоген менее стабилен и даёт меньший импульс, чем, например, нитротриазолон. [1]

Источник

Самые мощные взрывчатые неядерные вещества: гексоген, ТЭН и «китайский разрушитель»

Читайте «Хайтек» в

Ядерный век не отнял у химических взрывчатых веществ пальмы первенства по частоте использования, широте применения — от армии до добычи нефти, а также удобству хранения и транспортировке. Их можно перевозить в пластиковых пакетах, прятать в обычные компьютеры и даже закапывать просто в землю без какой-либо упаковки с гарантией того, что детонация все-таки произойдет. К сожалению, до сих пор большинство армий на Земле использует взрывчатые вещества против человека, а террористические организации — для нанесения ударов против государства. Тем не менее, источником и заказчиком химических разработок остаются министерства обороны.

Гексоген

Бризантные взрывчатые вещества — это такие вещества, у которых скорость взрывчатого разложения достаточно велика и достигает нескольких тысяч метров в секунду (до 9 тыс. м/с), вследствие чего они обладают дробяще-раскалывающей способностью. Преимущественным видом взрывчатых превращений их является детонация. Они широко применяются для снаряжения снарядов, мин, торпед и различных подрывных средств.

Гексоген получают путем нитролиза гексамина азотной кислотой. В ходе получения гексогена методом Бахмана гексамин реагирует с азотной кислотой, нитратом аммония, ледяной уксусной кислотой и уксусным ангидридом. Сырье состоит из гексамина и 98-99-процентной азотной кислоты. Однако эта сложная экзотермическая реакция не полностью контролируема, поэтому конечный результат не всегда предсказуем.

Производство гексогена достигло пика в 1960-х годах, когда оно было третьим по объему производства взрывчатых веществ в США. Средний объем производства гексогена с 1969 по 1971 год составлял около 7 т в месяц.

Текущее производство гексогена в США ограничено военным использованием на Военном заводе по производству боеприпасов Holston в Кингспорте, штат Теннесси. В 2006 году на заводе армейских боеприпасов в Холстоне было произведено свыше 3 т гексогена.

В прошлом побочные продукты военных взрывчатых веществ, таких как гексоген, открыто сжигались на многих армейских заводах по производству боеприпасов. Существуют письменные подтверждения того, что до 80% отходов боеприпасов и ракетного топлива за последние 50 лет были утилизированы именно так. Основным недостатком этого способа считается то, что взрывчатые загрязнители часто попадают в воздух, воду и почву. Боеприпасы с RDX также ранее утилизировались путем сброса в глубинные морские воды.

Октоген

Первоначально, в 1941 году, октоген был просто побочным продуктом при производстве гексогена методом Бахмана. Содержание октогена в таком гексогене достигает 10%. Незначительные количества октогена присутствуют так­же и в гексогене, полученном окислительным способом.

В 1961 году канадский химик Жан-Поль Пикард запатентовал метод получения октогена непосредственно из гексаметилентетрамина. Новый метод позволял получать взрывчатое вещество с концентрацией 85% с чистотой более 90%. Недостаток метода Пикарда состоит в том, что это многоступенчатый процесс — он занимает достаточно продолжительное время.

В 1964 году индийские химики разработали одностадийный процесс, тем самым значительно снизив стоимость октогена.

Октоген, в свою очередь, более стабилен, чем гексоген. Он воспламеняется при более высокой температуре — 335 °C вместо 260 °С — и обладает химической стабильностью тротила или пикриновой кислоты, к тому же, у него более высокая скорость детонации.

В России октоген применяют для проведения прострелочно-взрывных работ в глубинных скважинах. Его используют при изготовлении термостойкого пороха и в термостойких электродетонаторах ТЭД-200. Октоген используют также для снаряжения детонирующего шнура ДШТ-200.

Транспортируют октоген в водонепроницаемых мешках (резиновых, прорезиненных или пластиковых) в форме пастообразной смеси или в брикетах, содержащих не менее 10% жидкости, состоящей из 40% (весовых) изопропилового спирта и 60% воды.

Смесь октогена с тротилом (30 на 70% или 25 на 75%) называется октол. Другая смесь, называемая окфол, представляющая собой однородный рассыпчатый порошок от розового до малинового цвета, на 95% состоит из октогена, десенсибилизированного на 5% пластификатором, это влияет на то, что скорость детонации падает до 8 670 м/с.

Твердые десенсибилизированные взрывчатые вещества смочены водой или спиртами либо разбавлены другими веществами для подавления их взрывчатых свойств.

Жидкие десенсибилизированные взрывчатые вещества растворены или суспендированы в воде или других жидких веществах для образования однородной жидкой смеси с целью подавления их взрывчатых свойств.

Гидразин и астролит

Гидразин и его производные чрезвычайно токсичны по отношению к различным видам животных и растительных организмов. Получить гидразин можно в результате реакции раствора аммиака с гипохлоритом натрия. Раствор гипохлорита натрия больше известен как белизна. Разбавленные растворы сульфата гидразина губительно действуют на семена, морские водоросли, одноклеточные и простейшие организмы. У млекопитающих гидразин вызывает судороги. В животный организм гидразин и его производные могут проникать любыми путями: при вдыхании паров продукта, через кожу и пищеварительный тракт. Для человека степень токсичности гидразина не определена. Особо опасно то, что характерный запах ряда гидразинопроизводных ощущается лишь в первые минуты контакта с ними. В дальнейшем вследствие адаптации органов обоняния это ощущение исчезает и человек, не замечая того, может длительное время находиться в зараженной атмосфере, содержащей токсические концентрации названного вещества.

Тетранитропентаэритрит

Тетранитрат пентаэритрита (PETN, ТЭН) — это нитратный эфир пентаэритрита, используемый в качестве энергетического и наполняющего материала для военных и гражданских целей. Вещество производится в виде белого порошка и часто является компонентом пластичных взрывчатых веществ. Он широко используется повстанческими отрядами и, вероятно, был выбран ими, потому что его очень легко активировать.

Взрыв пентолита в Боготе

ТЭН часто используют в террористических актах из-за его взрывной силы, возможности помещать в необычные упаковки и сложности обнаружения с помощью рентгеновского и другого обычного оборудования. Электрически активированный детонатор ударного типа можно обнаружить при обычном досмотре в аэропорту, если его перевозить на телах смертников, но он может быть эффективно скрыт в электронном приборе в виде пакетной бомбы, как это произошло при попытке взрыва грузового самолета в 2010 году. Тогда компьютерные принтеры с картриджами, наполненными ТЭН, были перехвачены органами безопасности только потому, что спецслужбы благодаря информаторам уже знали о бомбах.

Пластичные взрывчатые вещества — смеси, которые легко деформируются даже от незначительных усилий и сохраняют приданную им форму неограниченное время в условиях эксплуатационных температур.

Они активно применяются в подрывном деле для изготовления зарядов любой заданной формы непосредственно на месте проведения взрывных работ. Пластификаторами выступают каучуки, минеральные и растительные масла, смолы. Взрывчатыми компонентами служат гексоген, октоген, тетранитрат пентаэритрита. Пластификация взрывчатого вещества может быть произведена путем введения в его состав смесей нитратов целлюлозы и веществ, пластифицирующих нитраты целлюлозы.

Трициклическая мочевина

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 сжигается абсолютно 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.

Идеальное взрывчатое вещество — это баланс между максимальной взрывчатой силой и максимальной стабильностью при хранении и транспортировке. Да еще и максимальная плотность химической энергии, невысокая стоимость в производстве и, желательно, экологическая безопасность. Добиться всего этого нелегко, поэтому для разработок в этой области обычно берут уже зарекомендовавшие себя формулы и пытаются улучшить одну из нужных характеристик без ущерба для остальных. Полностью новые соединения появляются крайне редко.

Источник

Гексоген: создание, свойства, методы получения, применение

Гексоген — одно из наиболее распространённых в мире взрывчатых веществ

История создания

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.

Структурная формула гексогена

Гексоген в гранулах и порошке

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

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

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

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»

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

Кустарно произведённый гексоген

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.

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

Чем опасен для человека

Гексоген обладает довольно мощным токсическим действием. Симптомы острого отравления проявляются следующим образом:

Предельно допустимая концентрация гексогена в крови для человеческого организма составляет 0,001 мг/л, что аналогично показателям для фенола.

Особенно опасно ингаляционное отравление гексогеном. Субстанция легко всасывается в лёгкие и поступает в кровеносное русло, минуя печень. Максимальная концетрация при этом достигается мгновенно. Промывание желудка при любом способе поступления субстанции эффективно, так как устанавливается равновесие концентраций субстанции в крови и в желудочном содержимом. Но вызывать рвоту при этом крайне не рекомендуется!

Источник

Гексоген: путь от лекарства к мощнейшей взрывчатке

Среди огромного количества химических веществ имеется группа специфических веществ, обладающих особым химическим свойством – при определенных изменениях физического состояния вещества начинается мгновенная и активная взрывная реакция. Процесс происходит стремительно, в течение 1-5 миллисекунды. Именно такое описание характеризует взрывчатые вещества – продукты, появившиеся в результате осознанной человеческой деятельности. Одним из самых мощных взрывчатых вещества является гексоген. На первый взгляд это белое и безобидное, порошкообразное вещество, не имеющее ни вкуса, ни запаха. На деле этот порошок способен произвести колоссальные разрушения.

Банальная и типичная история изобретения

Конец XIX века можно охарактеризовать одним коротким и емким выражением – период великих изобретений. Однако, как и в большинстве случаев, величайшие открытия, сделанные человеком, сразу обретали угрожающее направление. Все, что создавала человеческая мысль, сразу же использовалось для последующего изобретения человеком самых страшных и самых мощных средств уничтожения себе подобных. Не обошла стороной эта участь и область химии. Эта наука дала возможность человеку успешно бороться со страшными недугами и одновременно с этим, позволила получить средства для безжалостного уничтожения друг друга на полях сражений.

Химики относятся к разряду тех ученых, которые поверхностно задумываются над тем, что они делают. Так было и в случае с изобретением гексогена. Немецкий химик Ганс Геннинг сумел создать в конце XIX века сложное химическое вещество, обладающее лечебными свойствами. Ученый, уверенный в своих благих намерениях, пытался создать эффективный лекарственный препарат, способный сделать в медицине настоящий научный прорыв. Мочекаменная болезнь, воспаление мочеполовой системы стали новым бичом современного человеческого общества. Отсутствие эффективных терапевтических средств для лечения недугов толкало ученых на поиск и создание новых медикаментозных средств.

Немцу удалось создать гексоген, который в 1899 году был запатентован как лекарственный препарат. Следует отметить, что аналог гексогена – лекарственный препарат уротропин или гексаметилентетрамин, был открыт еще в 1859 году русских химиком А.М. Бутлеровым. С медицинской точки зрения изобретение немецкого химика в те годы не привело к заметному прорыву в урологии. Применение препарата сопровождалось большим количеством опасных побочных эффектов, которые на тот момент не имели четкого научного объяснения.

Гексоген(научное название триметилентринитроамин) получается в результате химической реакции из уротропина и азотной кислоты. Эти компоненты в свою очередь можно легко получить, используя уголь, воздух и воду. Из этого вытекает, что по своей химической природе новое вещество имеет неограниченный ресурс. В процессе первых опытов удалось получить мелкокристаллическое вещество белого цвета, которое отличалось абсолютно аморфным состоянием. Гексоген не растворяется в воде, негигроскопичен и в нормальном агрегатном состоянии не проявляет агрессивных реакций. К тому же, как выяснилось, вещество не взаимодействует с металлами.

Химические и физические свойства гексогена

Несмотря на свои уникальные свойства, гексоген оставался для военных темным и неизвестным пятном в военной науке. Ни русско-японская война, ни Первая Мировая не стали детонатором в области развития взрывчатых веществ. Только в 20-х годах военные обратили внимание на уникальные химические свойства этого химического вещества.

Основные химические свойства гексогена, которые привлекли внимание военных, заключались в стойкости вещества и в его высокой бризантности. К тому же вещество было просто и доступно в получении. Технологию изготовления гексогена можно было освоить даже при слабо развитой химической отрасли. В 1920 году усилиями британских химиков стало возможным получать вещество более простым способом – нитрование концентрированной азотной кислотой уротропина. В результате опытов стали ясно видны взрывчатые свойства гексогена. С этого момента за работу взялись специалисты – пиротехники.

Оказалось, что вещество способно под воздействием определенных внешних факторов перейти из спокойного агрегатного состояния к быстрому химическому превращению, сопровождающемуся интенсивным выделением горючих газов. Тем более что этот процесс происходит мгновенно в течение тысячной доли секунд. Обнаружилось, что гексоген при детонации порождает ударную волну сверхзвуковой скорости. Давление газов за считанные мгновения вырастает до больших величин, образуя область огромной разрушительной силы. Такой тип взрыва характерен для аммонита и тротила.

Для того, чтобы привести механизм химической реакции в действие необходимо обеспечить внешнее воздействие. Для случая с гексогеном такими внешними факторами могут стать:

Зафиксированные данные об опытах наглядно продемонстрировали, что безобидный кристаллический порошок белого цвета, призванный лечить людей от заболеваний мочеполовой системы, обладает колоссальной разрушительной силой.

Пиротехники сумели высчитать фугасность и бризантность гексогена. Эти два параметра характеризуют все взрывчатые вещества. Оказалось, что у гексогена фугасность вдвое выше, чем у тротила. Другими словами, 10 г. гексогена в момент взрыва выделяют 480 см3 горючих газов, тогда как тротил при детонации способен образовывать всего 285 куб. см. газов. Что касается бризантности, то в данном случае новое вещество в 1,26 раза превышает показатели, получаемые при подрыве тротила. Скорость детонации гексогена составляет 8360 м/с, при этом выделяется объем газов, равный 908л/кг.

Взрыв гексогена создает по фронту ударной волны давление 33,8 ГПа.

Такие превосходные с точки зрения разрушительности параметры не могли пройти мимо военных. В начале 30-х годов, сначала в Англии, а позже и в континентальной Европе начинается массовое производство гексогена, только уже в качестве взрывчатого вещества. На химических производствах налажен непрерывный цикл нитрования уротропина, что позволило в кратчайшие сроки добиться больших объемов выпуск ВВ нового типа.

Примечательно обратить внимание на экономические показатели выпуска гексогена перед началом Второй Мировой войны по странам. В Англии за сутки получали 360 тонн гексогена, в США и в Германии эти показатели были ничуть не меньшими – по 350 и по 345 тонн соответственно. Всего за годы Второй Мировой войны Третий Рейх выпустил на своих заводах 110 тыс. тонн гексогена.

Практическая плоскость применения гексогена

Гексоген сегодня

В отличие от тринитротолуола (тротил) производство гексогена отличается низкой рентабельностью, что делает его самым массовым взрывчатым веществом на сегодняшний день. Высокие показатели фугасности и бризантности делают гексоген очень удобным и эффективным ВВ для изготовления боеприпасов специального назначения.

Источник