Источник: ttp://mysite.du.edu/~jcalvert/phys/bang.htm#Arom
В 1838 М. Пелюз обработал хлопок концентрированной азотной кислотой, произведя нитроцеллюлозу, вещество, позже названное пироксилином. В 1845, Шонбейн показал, что нитрование может быть ускорено смешанными азотной и серной кислотами, и подумал, что пироксилин мог бы заменить дымный порох. Это новое взрывчатое вещество оказалось очень непредсказуемым. В 1847, в Англии взорвалась пироксилиновая фабрика. Вон Ленк работал в течение многих лет в Австрии, чтобы приспособить пироксилин в баллистике, но взрывы в 1862 и 1865 положили конец его экспериментам. Только в 1865 сэр Фредерик Абель в Арсенале Вулиджа, наконец, произвел безопасный пироксилин, строго очищая сырье и тщательно управляя производственным процессом. Пироксилин был более мощным взрывчатым веществом, чем дымный порох, но его было трудно использовать. E. O. Браун показал, что сырой пироксилин (который был относительно безопасен) мог быть взорванный немного сухим пироксилином (который был чувствителен, к удару), и детонатором. Пироксилин высвобождает приблизительно 1100 ккал/кг, почти вдвое выше теплоты дымного пороха, и в две трети, чем у нитроглицерина.
Нет никакой молекулы целлюлозы, но формула C24H40O20 описывает ее состав. Это, конечно углевод, так как H и O находятся в отношении 2:1, состоя из связанных сахарных молекул. Сахар богат на ОН группы. Нитрат замещает - ОН на -NO3, таким образом, если n гидроксилы были замещены, то формула становится C24H40-nO20-n(NO3)n. Процентное содержание азота легко рассчитывается как N% = 1400n /(648 + 45n). Обычный диапазон n для произведенной нитроцеллюлозы 8-12.
Пироксилин с высоким содержанием азота нерастворим в смеси спирт - эфир (2:1), но коллоксилин полностью растворим. Из коллоксилина, растворенного в эфире, делали пленки названные коллодием, которые использовались для раннего кинофильма. Ему может быть придана пластичность горячей смесью камфоры и спирта. Наполнители и пигменты могут быть включены в состав, и смесь укрепляется как целлулоид - первая пластмасса, которая удовлетворила давнишнюю потребность. Она была изобретена одновременно в Соединенных Штатах и Великобритании.
Тем временем, в 1846, Антонио Собреро в Милане синтезировал глицерин тринитрат, обрабатывая глицерин концентрированными азотной и серной кислотами. К счастью для него, он не синтезировал его ранее, чем обнаружил то, что это было сильное и чувствительное взрывчатое вещество, которое назвали нитроглицерином. Он был более чистым и более управляемым взрывчатым веществом, чем пироксилин, но он был слишком чувствительным, чтобы вообще использоваться, и слишком мощным для оружия. Альфред Нобель, который стал богатым через семейные нефтяные скважины в России, заинтересовался этим мощным взрывчатым веществом и искал способы использовать его. В 1865, он обнаружил, что нитроглицерин может быть взорван гремучей ртутью в медной трубе. В 1816 был изобретен медный капсюль, содержащий гремучую ртуть для того, чтобы взорвать порох. В следующем году, он обнаружил, что нитроглицерин может оказаться нечувствительным к удару, благодаря адсорбции кизельгуром. 75%-ый нитроглицерин в 25 % кизельгура образовал взрывчатое вещество, которое вы можете использовать как молоток, но взорвется с полной мощностью, когда сдетонирует от порошка гремучей ртути. Это взрывчатое вещество было названо динамитом.
Глицерин тринитрат является нитроэфиром глицерина, вязкой жидкостью с плотностью 1.6 г/см3, плавящийся при 13°C и становящийся довольно летучим выше 50°C. Он неизменно взрывается от 200°C до 260°C, со скоростью распространения 7450 м/с. Труднее взрывается, когда заморожен (ниже 13°C!). Его пары вызывают головную боль. Он используется в небольшом количестве в медицине, чтобы расширить сердечные кровеносные сосуды и уменьшить стенокардию. Стехиометрическая реакция - 4C3H5(ONO2)3 > 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2, которая высвобождает 330 ккал/моль, или 1470 ккал/кг. Заметьте, что продукты реакции являются полностью газообразными, и что есть лишний кислород, таким образом, он производит немного дыма. В диаграмме нитрогруппа написана ONO2 вместо NO3, чтобы показать, что O связан с углеродом, а не N. NO3 группы заместили ОН группы глицерина.
Пироксилин и нитроглицерин - высоковзрывчатые вещества, что означает, что они разлагаются по очень высоким нормам, и имеют свойство, названное бризантным действием, несколько туманное понятие, выражающее сокрушительную силу взрывчатого вещества. Бризантное действие - комбинация быстрого повышения давления и быстрого проектирования массы, вероятно эквивалентной созданию сильного ударного фронта. Дымный порох очень слаб в бризантном действии, в то время как пироксилин и нитроглицерин сильны. В 1920-ых и 1930-ых, жидкий нитроглицерин использовался для того, чтобы "стрелять" в нефтяные скважины, чтобы стимулировать производство.
Нитрат аммония, NH4NO3, является также превосходным взрывчатым веществом, используемым в определенных смесях динамита (Нобель, 1879) и как окислитель нитрата в пиротехнике. Он является гигроскопическим и должен быть защищен от влажности. Он разлагается на азот и воду, давая совсем немного дыма, идеальной реакцией 2NH4NO3 > 2N2 + 4H2O + O2. Лишний кислород может использоваться, чтобы окислить некоторый органический материал, смешанный с нитратом, таким как деревянные опилки, крахмал или дизельное топливо. Взрывчатые вещества этого типа широко использовались с 1867. Он довольно нечувствительный, и должно быть сильно детонирует. Его плотность - 1.725 г/cм3. Амматол - смесь нитрата аммония и ТНТ либо 80:20 либо 50:50. Нитрат окисляет ТНТ так, чтобы не образовывался дым. Это было популярное снаряжение корпуса, экономия на дорогом ТНТ и растягивания поставок толуола.
Нитрат аммония - превосходное азотное удобрение. После Второй мировой войны нитрат аммония марки удобрения (FGAN) был отправлен в больших количествах из Техаса во Францию, чтобы помочь восстановлению европейского сельского хозяйства. 16 апреля 1947, SS Grandchamp взорвался в городе Техасе, затем SS Highflyer 17-го. 28 июля 1947, SS Ocean Liberty взорвалась в гавани Бреста, Франция. Эти пагубные взрывы демонстрируют силу нитрата аммония, и привели к более осторожной обработке этого груза.
Допустимые или разрешенные взрывчатые вещества, также названные предохранительными взрывчатыми веществами, являются взрывчатыми веществами, одобренными для применения в угольных шахтах, где есть опасность воспламенений метана. Одно современное допустимое взрывчатое вещество - ANFO, смесь дизельного топлива и нитрата аммония. Идея состоит в том, чтобы уменьшить пламя при взрыве, и держать его ниже температуры, которая воспламенит метан. Эти взрывчатые вещества обычно содержат главным образом нитрат аммония, который делает чувствительным нитроглицерин, таким образом, они могут быть взорваны нормальными детонаторами (номер 6), и охлаждающиеся соли, такие как нитрат натрия или поваренная соль, или другое органическое топливо. Низкоскоростные сорта особенно полезны для добычи глыб угля, так как они не будут разрушать уголь как более мощные взрывчатые вещества. Это не очень хорошая идея проводить взрывания в газообразных месторождениях, таким образом, лучше избежать взрывов достаточной вентиляцией, чем положиться на допустимые взрывчатые вещества, которые могли бы воспламенить метан.