Hidrazoinės rūgšties druska yra Pb(N3)2, cheminis junginys, kitaip vadinamas švino azidu. Ši kristalinė medžiaga gali turėti vieną iš mažiausiai dviejų kristalinių formų: pirmoji forma α, kurios tankis 4,71 gramo kubiniame centimetre, antroji forma β – 4,93. Blogai tirpsta vandenyje, bet gerai yra monoetanolaminas. Prašome nesilaikyti šiame straipsnyje pateiktų rekomendacijų namuose! Švino azidas nėra pokštas, o labai jautrus sprogmuo (sprogstamoji medžiaga).
Ypatybės
Švino azidas sukelia sprogimą, nes jo jautrumas yra labai didelis, o kritinis skersmuo yra labai mažas. Jis naudojamas sprogdinimo dangteliuose. Jo negalima tvarkyti be specialių techninių metodų ir specialių priežiūros įgūdžių. Priešingu atveju įvyksta sprogimas, kurio šiluma artėja prie 1,536 megadžaulių kilogramui arba 7,572 megadžaulių kubiniam decimetrui.
Švino azido dujų tūris yra 308 litrai vienam kilogramui arba 1518 litrai kvadratiniamedecimetras. Jo detonacijos greitis yra maždaug 4800 metrų per sekundę. Azidai, kurių savybės atrodo labai bauginančiai, susintetinami vykstant mainų reakcijai tarp tirpių šarminių metalų azidų ir švino druskų tirpalų. Rezultatas yra b altos kristalinės nuosėdos. Tai švino azidas.
Gauti
Reakcija dažniausiai atliekama pridedant glicerino, dekstrino, želatinos ar panašių medžiagų, kurios neleidžia susidaryti per dideliems kristalams ir sumažina detonacijos riziką. Namuose nerekomenduojama sintetinti švino azido net šventiniams fejerverkams gaminti. Norint jį gauti, reikalingos specialios sąlygos, žinios ir supratimas apie pavojų, taip pat pakankama chemiko patirtis.
Tačiau tinkle yra gana daug informacijos apie šio pavojingo sprogmens gamybą. Daugelis interneto vartotojų dalijasi savo patirtimi, kaip gauti švino azido namuose, įskaitant išsamų proceso aprašymą ir nuoseklias jo iliustracijas. Kartais tekstuose yra perspėjimų apie šių bespalvių kristalų ar b altų miltelių gamybos pavojų, tačiau vargu ar jie sustabdys visus. Tačiau reikia atsiminti, kas yra švino azidas. Gyvsidabrio fulminatas yra mažiau pavojingas nei jo naudojimas.
Modifikacijos
Švino azido kristalinės modifikacijos aprašytos iš viso keturios, tačiau praktikoje dažniausiai gaunama viena iš dviejų. Arba tai techniniai b altai pilki milteliai, arba bespalviai kristalai, gauti suliejusnatrio azido ir švino acetato arba nitrato tirpalai. Praktiškai nusodinimas turi būti atliekamas naudojant vandenyje tirpius polimerus, kad būtų gautas gana saugus naudoti produktas. Jei pridedama organinių tirpiklių, tokių kaip eteris, taip pat jei atsiranda tirpalų difuzinė sąveika, susidaro nauja forma, kuri kristalizuojasi aštriai ir stambiai.
Rūgštinė terpė suteikia mažiau stabilias formas. Ilgai laikant, veikiant šviesai ir kaitinant, kristalai sunaikinami. Jis netirpsta vandenyje, šiek tiek tirpsta vandeniniame amonio acetato, natrio ir švino tirpale. Tačiau 146 gramai azido puikiai ištirpsta šimte gramų etanolamino. Verdančiame vandenyje jis suyra, palaipsniui išskirdamas azoto rūgštį. Su drėgme ir anglies dioksidu jis taip pat suyra, pasklinda po paviršių. Tada susidaro karbonatas ir bazinis švino azidas.
Sąveika ir jautrumas
Šviesa suskaido jį į azotą ir šviną – taip pat ir paviršiuje, o intensyviai apšvitinus galite gauti naujai nukaldinto ir iš karto irstančio azido sprogimą. Sausas švino azidas nereaguoja į metalus ir yra chemiškai stabilus.
Tačiau yra drėgnos aplinkos atsiradimo pavojus, tada beveik visi metalo azidai tampa pavojingi savo reakcijose. Laikykite gautą medžiagą toliau nuo vario ir jo lydinių, nes azidų ir vario mišinys turi dar daugiau nenuspėjamų sprogstamųjų savybių. Visos azidinės reakcijos yra toksiškos, o pati medžiaga yra toksiška.
Jautrumas
Azides gražusatsparus karščiui, suyra tik esant aukštesnei nei 245 laipsnių Celsijaus temperatūrai, o blyksnis įvyksta apie 330 laipsnių. Smūgio jautrumas yra labai didelis, o bet kokia azidų gamyba turi neigiamų pasekmių, nepaisant to, ar azidas yra sausas ar šlapias, jis nepraranda savo sprogstamųjų savybių, net jei jame susikaupia iki trisdešimties procentų drėgmės.
Ypač jautrus trinčiai, net labiau nei gyvsidabrio fulminatas. Jei azidą sumalate grūstuve, jis detonuoja beveik iš karto. Įvairios švino azidų modifikacijos skirtingai reaguoja į smūgį (bet visi reaguoja!). Kadangi kristalai yra padengti švino druskų plėvele, jie gali nereaguoti į ugnies spindulį ir kibirkštį. Bet tai taikoma tik tiems mėginiams, kurie buvo saugomi tam tikrą laiką ir buvo veikiami drėgno anglies dioksido. Šviežiai pagamintas ir chemiškai grynas azidas yra labai jautrus liepsnai.
Sprogimas
Švino azidas yra ypač pavojingas būtent dėl savo jautrumo trinčiai ir mechaniniam poveikiui. Tai ypač priklauso nuo kristalų dydžio ir kristalizacijos būdo. Didesni nei pusės milimetro kristalai yra absoliučiai sprogūs. Sprogimas gali įvykti kiekviename sintezės proceso etape: tirpalo prisotinimo stadijoje taip pat galima tikėtis sprogaus skilimo tiek kristalizacijos, tiek džiovinimo metu. Buvo aprašyta daug spontaniškų sprogimų atvejų net ir paprasčiausiai išpylus gaminį.
Profesionalūs chemikai įsitikinę, kad azidas, gaunamas iš švino acetato, yra daug pavojingesnis nei susintetintas iš nitrato. Jis sugeba detonuotididelės sprogstamosios medžiagos yra daug geriau nei gyvsidabrio fulminatas, nes azido priešsprogdinimo sritis yra siauresnė. Pavyzdžiui, detonatoriaus gaubte, pagamintame iš gryno švino azido, inicijuojantis užtaisas yra 0,025 gramo, heksogenui reikia 0,02 gramo, o TNT – 0,09 gramo.
Azidų naudojimas
Šį sprogimų iniciatorių žmonija naudojo ne taip seniai. Pirmą kartą švino azidą 1891 m. gavo chemikas Curtius, kai į amonio azido (arba natrio – dabar neaišku) tirpalą įpylė švino acetato tirpalo. Nuo tada švino azidas buvo spaudžiamas į detonatorių gaubtelius (uždedama iki septynių šimtų kilogramų vienam kvadratiniam centimetrui). Be to, nuo atradimo iki patentų gavimo praėjo labai mažai laiko – jau 1907 metais buvo gautas pirmasis patentas. Tačiau iki 1920 m. švino azidas gamintojams sukėlė per daug problemų, kad praktiškai nebūtų naudingas.
Šios medžiagos jautrumas yra per didelis, o grynas kristalinis gatavas produktas yra dar pavojingesnis. Tačiau po dešimties metų buvo sukurti azidų tvarkymo metodai, pradėtas naudoti nusodinimas organiniais koloidais, o tada prasidėjo pramoninė masinė švino azido gamyba, kuris pasirodė esąs mažiau pavojingas ir vis dėlto tinkamas detonatoriams įrengti. Dekstrino švino azidas JAV gaminamas nuo 1931 m. Jis ypač stipriai spaudė sprogstamąjį gyvsidabrį detonatoriuose Antrojo pasaulinio karo metais. XX amžiaus pabaigoje gyvsidabrio fulminatas nebenaudojamas.
Ypatybėsparaiškos
Švino azidas naudojamas smūginiams, elektriniams ir gaisro sprogdinimo dangteliams. Paprastai pridedama THRS – švino trinitrorezorcinato, kuris padidina jautrumą liepsnai, taip pat tetrazeno, kuris padidina jautrumą dūriams ir smūgiams. Švino azidui pirmenybė teikiama plieniniams korpusams, tačiau naudojami ir aliuminio korpusai, daug rečiau skardinti ir variniai.
Stabilų detonacijos greitį, kai naudojamas dekstrino švino azidas, garantuoja 2,5 milimetro ar ilgesnis užtaisas, taip pat ilgas sudrėkinto švino azido užtaisas. Štai kodėl dekstrino švino azidas neveikia su mažo dydžio gaminiais. Pavyzdžiui, Anglijoje yra vadinamasis angliškas tarnybinis azidas, kur kristalai yra apsupti švino karbonato, šioje medžiagoje yra 98% Pb(N3) 2 ir skirtingai nei dekstrinas, atsparus karščiui ir aktyviai sprogstamas. Tačiau atliekant daugelį operacijų tai daug pavojingiau.
Pramoninė gamyba
Pramoniniu mastu švino azidas gaunamas taip pat kaip ir namuose: praskiesti natrio azido ir švino acetato (bet dažniau švino nitrato) tirpalai sujungiami, tada sumaišomi (esant vandenyje tirpių polimerų)., pavyzdžiui, dekstrinas). Šis metodas turi privalumų ir trūkumų. Dekstrinas padeda gauti kontroliuojamo dydžio (mažiau nei 0,1 milimetro) daleles, kurios turi gerą tekėjimą ir nėra tokios jautrios trinčiai. Visa tai yra pliusai. Trūkumai apima tai, kad tokiu būdu gauta medžiaga padidino higroskopiškumą iriniciatyva sumažėja. Yra būdų, kuriais, susidarius dekstrino azido kristalams, į tirpalą pridedama 0,25% kalcio stearato, siekiant sumažinti higroskopiškumą ir jautrumą.
Čia imamasi ypatingo atsargumo ir taikomos tikslios dozės. Jei švino nitrato (acetato) tirpaluose su natrio azidu koncentracija didesnė nei dešimt procentų, kristalizacijos metu labai galimas savaiminis sprogimas. Ir jei maišymas nutrūksta, sprogimas įvyksta absoliučiai visada. Anksčiau chemikai manė, kad susidarę β formos kristalai sprogo, detonuodami nuo vidinio streso. Tačiau dabar, po daugybės ir kruopščių tyrimų, paaiškėjo, kad β formą galima gauti ir gryna forma, o jos jautrumas panašus į α formą.
Kas sukelia sprogimą
Praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje buvo autoritetingai patvirtinta, kad sprogimų priežastys yra elektrinio pobūdžio: elektros krūvis persiskirsto tirpalo sluoksniuose ir išprovokuoja tokią medžiagos reakciją. Todėl pridedami vandenyje tirpūs polimerai ir nuolat maišoma. Taip išvengiama elektros krūvių lokalizacijos, todėl išvengiama savaiminio sprogimo.
Kad švino azidas nusodintų, vietoj dekstrino dažniausiai naudojama želatina 0,4-0,5 % tirpale, įdedant šiek tiek Rochel druskos. Susidarius apvaliems aglomeratams, į šį tirpalą reikia įpilti vieno procento cinko stearato arba aliuminio arba (dažniau) molibdeno sulfido suspensijos. Adsorbcija vyksta kristalų paviršiuje, kuris tarnauja kaip geras kietas tepalas. Dėl šio metodo švino azidas tampa mažiau jautrus trinčiai.
Karinis tikslas
Kad švino azidas pagerintų savo jautrumą liepsnai, kristalų paviršius apdorojamas švino nitrato ir magnio stifnato tirpalais, kad susidarytų plėvelė. Kariniams tikslams skirti dangteliai gaminami skirtingai. Dekstrinas ir želatina atšaukiami, o vietoj jų pridedama natrio karboksimetilceliuliozės arba polivinilo alkoholio. Dėl to galutinis produktas gaunamas naudojant didesnį švino azido kiekį nei taikant dekstrino nusodinimo metodą, 96–98%, palyginti su 92%. Be to, produktas yra mažiau higroskopiškas, o inicijavimo gebėjimas labai padidėja.
Jei tirpalai greitai nusausinami ir nededama vandenyje tirpių polimerų, susidaro vadinamasis koloidinis švino azidas, turintis maksimalią sprogimo inicijavimo galimybę, tačiau technologiškai nepakankamai pažengęs - takumas prastas.. Kartais jis naudojamas elektriniuose detonatoriuose kaip nitroceliuliozės etilacetato tirpalo ir koloidinio švino azido mišinys.
