Горючие и взрывчатые свойства пылевых смесей

Пи-связи в молекуле ацетилена

Ацетилен обнаружен на Уране и Нептуне. Он был открыт в 1836 году Э. Дэви, а синтезирован из угля и водорода (дуговым разрядом между двумя угольными электродами в атмосфере водорода) М. Бертло в 1862 году.

Применение и свойства

Ацетилен используется в производстве ферросплавов (алюминотермия), в зажигательных снарядах, термитной сварке и других областях, где требуется высокая температура.

Взрыв АВБПМ (Кадр с Первого канала)

Результаты испытаний созданного авиационного боеприпаса показали, что он по своей эффективности и возможностям соизмерим с ядерным боеприпасом. В то же время, действие этого боеприпаса абсолютно не загрязняет окружающую среду по сравнению с ядерным боеприпасом.

ОДАБ-9000, Авиационная вакуумная бомба повышенной мощности

| Производитель | |

| Годы производства | засекречено |

| Характеристики | |

| Масса взрывчатого вещества, кг | 7100 кг |

| Мощность взрыва | 44 т |

| Медиафайлы на Викискладе | |

• Миллер С. А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. — Л.: Химия, 1969. — Т. 1. — 680 с.

• Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х частях. Часть 1. — М.: Ассоциация Пожнаука, 2004. — 713 с. — ISBN 5-901283-02-3.

• Хвостов И. В. // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 226—228. — 623 с. — — ISBN 5-85270-008-8.

• Россия испытала самую мощную в мире вакуумную бомбу Архивная копия от 24 апреля 2008 на Wayback Machine РИА Новости

• Russia tests giant fuel-air bomb Архивная копия от 29 марта 2017 на Wayback Machine // Би-би-си, 12 September 2007.

• Did Russia Stage the Father of All Bombs Hoax? // Wired, 04.10.2007

• Here’s the father of all bombs: Russia’s answer to the MOAB http://www.businessinsider.com/heres-the-father-of-all-bombs-russias-answer-to-the-moab-2017-4 Архивная копия от 20 апреля 2017 на Wayback Machine

Ацетиленовая лампа

1. Для газовой сварки и резки металлов;
2. Как источник очень яркого, белого света в автономных светильниках, где он получается реакцией карбида кальция и воды (см. карбидная лампа);
3. В производстве взрывчатых веществ (см. ацетилениды);
4. Для получения уксусной кислоты, этилового спирта, растворителей, пластических масс, каучука, ароматических углеводородов;
5. Для получения технического углерода;
6. В атомно-абсорбционной спектрофотометрии при пламенной атомизации;
7. В ракетных двигателях (вместе с аммиаком)[13];
8. В начале XX века широкое распространение имели автомобильные ацетиленовые фары, которые только в 1920-е были вытеснены электрическими.

Горящая термитная смесь

Зажигательные смеси на основе термита

Зажигательные смеси на основе термита представляют собой смесь алюминиевого порошка (пудры) и оксида железа. У этих составов очень высокая температура горения 2519 °C. Они способны гореть без присутствия кислорода, их невозможно потушить водой.

Некоторые виды термитов горят почти без пламени, некоторые с приличным форсом (силой или количеством) огня. Термит обладает чрезвычайно сильным прожигающим действием. Расплавленный термит легко прожигает листы дюраля, стали и железа. При такой температуре растрескивается бетон и кирпич, плавится стекло, горит сталь. Термит образует высокотемпературный шлак, усиливающий его прожигающую способность. Термитом можно вызвать пожар на любом объекте, даже если там нет легковоспламеняющихся материалов. Его практически невозможно потушить.

Применение термитной смеси в культуре

В романе Изгнание владыки (1946) так описывается термитная смесь:

Слыхал когда-нибудь о термите? Эх, ты! Вот слушай. Я тебе объясню. Термит уже давно применяется в промышленности. Это порошкообразная смесь из некоторых металлов, которая способна воспламеняться и при горении развивать высокую температуру — до трёх с половиной тысяч градусов.

В сериале Во все тяжкие Уолтер и Джесси используют термит, чтобы проникнуть на склад.

В телепередаче Галилео, в рубрике Эксперименты, был выпуск с таким названием. Ведущий эксперимента наглядно показал последствия сжигания термита и несоблюдения техники безопасности, обжёгши себе руку (возможно, намеренно). Также он пояснил, что просто так поджечь термит (спичкой или зажигалкой) нельзя.

Применение термитной смеси в играх

В серии игр Payday термит используется для проникновения в защищённые объекты и хранилища.

В игре Rainbow Six Siege оперативник FBI SWAT Джордан Трейс с позывным Термит (Thermite) использует экзотермический заряд, чтобы прорезать укреплённые стены.

Этин (Ацетилен)

Этин, также известный как ацетилен, представляет собой химическое соединение с формулой C2H2. Этин является простейшим представителем алкина, который является классом углеводородов с тройной связью между атомами углерода.

Структура и свойства

Общие сведения

• Систематическое наименование: Этин
• Традиционные названия: Ацетилен
• Химическая формула: C2H2

Этин широко используется в промышленности, особенно в процессах сварки и резки металлов. Он также может быть использован в химическом синтезе для получения различных органических соединений.

Применение

Этин может быть использован для:

• Сварки и резки металлов
• Синтеза органических соединений
• Производства пластмасс и резиновых изделий

Вывод: Этин, или ацетилен, играет значительную роль в промышленности и химии благодаря своим уникальным свойствам и возможностям применения.

| Рац. формула | HC ≡ CH |

| Физические свойства | |

| Состояние | Газ |

| Молярная масса | |

| Плотность | |

| Энергия ионизации | |

| Термические свойства | |

| Температура | |

| • плавления | -80,8 1277 мм Hg °C |

| • сублимации | |

| • кипения | |

| • самовоспламенения | |

| Пределы взрываемости | |

| Тройная точка | −80,55 |

| Критическая точка | 35,2°С; 6,4 МПа |

| Мол. теплоёмк. | 44,036 Дж/(моль·К) |

| Энтальпия | |

| • образования | |

| • сгорания | |

| Давление пара | |

| Химические свойства | |

| Константа диссоциации кислоты | |

| Растворимость | |

| • в воде | 10018 мл/100 мл |

| • в этаноле | 60018 мл/100 мл |

| Структура | |

| Гибридизация | sp-гибридизация |

| Дипольный момент | |

| Классификация | |

| Рег. номер CAS | |

| PubChem | |

| Рег. номер EINECS | |

| SMILES | |

| InChI | |

| RTECS | |

| ChEBI | |

| Номер ООН | |

| ChemSpider | |

| Безопасность | |

| Пиктограммы ECB | |

| NFPA 704 | |

| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |

| Медиафайлы на Викискладе | |

Карбанионные соли ацетилена называются ацетилени́дами.

1. ГОСТ 5457-75. Ацетилен растворённый и газообразный технический. Технические условия. Дата обращения: 8 февраля 2012. Архивировано 19 июля 2017 года.

2. ↑ 1 2 3 4

3. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals : A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5

4. Словарь иностранных слов. — М.: «Русский язык», 1989. — 624 с. ISBN 5-200-00408-8

5. Acetylene – New World Encyclopedia. www.newworldencyclopedia.org. Дата обращения: 9 июля 2023. Архивировано 9 июля 2023 года.

6. Корольченко. Пожаровзрывоопасность веществ, 2004, с. 198.

7. Миллер. Ацетилен, его свойства, получение и применение, 1969, с. 72.

8. Большая энциклопедия нефти и газа. Неприятный запах — ацетилен. Дата обращения: 10 октября 2013. Архивировано 29 октября 2013 года.

9. . Дата обращения: 10 октября 2013. Архивировано из оригинала 1 октября 2013 года.

10. Видео данного процесса. Дата обращения: 29 сентября 2017. Архивировано 16 ноября 2015 года.

11. Лапидус А. Л., Голубева И. А., Жагфаров Ф. Г. Газохимия. Учебное пособие. — М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. — 450 с. — ISBN 978-5-902665-31-1.

12. В России разработали ракетный двигатель на аммиаке — Известия. Дата обращения: 7 мая 2012. Архивировано 7 мая 2012 года.

Терми́тная смесь (терми́т — химический, технический) (от др.-греч. — жар, тепло) — порошкообразная смесь алюминия (реже магния) с оксидами различных металлов (обычно железа).

Термитная смесь на основе оксида железа(III)

При воспламенении интенсивно сгорает с выделением большого количества тепла. Обычно имеет температуру горения 2300—2700 °C, а в случае применения более сильных окислителей, таких как оксиды никеля, хрома или вольфрама, — значительно выше. Смесь поджигают специальным запалом (смесь пероксида бария, магния и натрия). Количественное соотношение компонентов смеси определяется стехиометрическим соотношением. Наиболее распространён железоалюминиевый термит: Fe2O3 (чаще-ржавчина)=75 %; Al = 25 % (содержащий прокалённую окалину или богатую железную руду). Температура воспламенения такого термита около 1300 °C (запальной смеси 800 °C); образующиеся железо и шлак нагреваются до 2400 °C. Иногда в состав железного термита вводят железную обсечку, легирующие присадки и флюсы. Процесс проводят в магнезитовом тигле. Имеются термиты для сварки телефонных и телеграфных проводов, а также проводов линий электропередачи. В военной технике термит используют в качестве зажигательных составов. В производстве ферросплавов термит с добавлением флюсов называется шихтой.

| МОАВ | АВБПМ | |

| ———————————— | —– | —- |

| Масса взрывчатого вещества, кг | 8200 | 7100 |

| Тротиловый эквивалент, тонн | 11 | 44 |

| Радиус гарантированного поражения, м | 150 | 300 |

Кроме того, температура в центре взрыва российской АВБПМ в 2 раза выше, чем у MOAB, радиус поражения также больше в 2 раза. В пересчёте на массу заряда мощность применённого взрывчатого вещества (ВВ) превышает мощность тротила в 6,2 раза (1,34 раза для MOAB).

АВБПМ сопоставима по разрушительной силе взрыва с тактическим ядерным оружием — например, одно из наименее мощных ядерных устройств «Davy Crockett» имело тротиловый эквивалент около 10-20 тонн (очень близко к наименьшей мощности для ядерной бомбы). Мощность АВБПМ, однако, составляет лишь около 0,3 % от мощности бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму.

Теоретический расчет зон поражения (исходя из тротилового эквивалента)

| Расстояние от эпицентра взрыва, м | Последствия |

| ——————————— | ————————————————————————————————————————————– |

| до 90 | Полные разрушения укреплённых конструкций[неизвестный термин]. |

| до 170 | Практически полное разрушение высокоукреплённых железобетонных конструкций. Полное разрушение неукреплённых конструкций (жилые дома) |

| до 300 | Практически полное разрушение неукреплённых конструкций. Частичное разрушение укреплённых конструкций |

| до 440 | Частичное разрушение неукреплённых конструкций |

| до 1 120 | Ударная волна разбивает стеклянные конструкции[] |

| до 2 290 | Ударная волна может сбить человека с ног |

Ацетилено-кислородное пламя (температура «ядра» 2621 °C)

Ацетилен с водой, в присутствии солей ртути и других катализаторов, образует уксусный альдегид (реакция Кучерова). В силу наличия тройной связи, молекула высокоэнергетична и обладает большой удельной теплотой сгорания — 14000 ккал/м3 (50,4 МДж/кг). При сгорании в кислороде температура пламени достигает 3150 °C. Ацетилен может полимеризироваться в бензол и другие органические соединения (полиацетилен, винилацетилен). Для полимеризации в бензол необходим графит и температура в ~500 °C. В присутствии катализаторов, например, трикарбонил(трифенилфосфин)никеля, температуру реакции циклизации можно снизить до 60—70 °C.

Кроме того, атомы водорода ацетилена относительно легко отщепляются в виде протонов, то есть он проявляет кислотные свойства. Так, ацетилен вытесняет метан из эфирного раствора магнийметилбромида (образуется содержащий ацетиленид-ион раствор), образует нерастворимые взрывчатые осадки с солями серебра и одновалентной меди.

Основные химические реакции ацетилена (реакции присоединения, сводная таблица 1.):

Основные химические реакции ацетилена (реакции присоединения, димеризации, полимеризации, цикломеризации, сводная таблица 2.):

Ацетилен обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия.

Реагирует с аммиачными растворами солей Cu(I) и Ag(I) с образованием малорастворимых, взрывчатых ацетиленидов — эта реакция используется для качественного определения ацетилена и его отличия от алкенов (которые тоже обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия).

Оборудование для газовой сварки и резки:

справа — ацетиленовый газовый баллон с ацетиленовым редуктором,

слева кислородный газовый баллон с кислородным редуктором.

Поскольку ацетилен плохо растворим в воде, и его смеси с кислородом могут взрываться в очень широком диапазоне концентраций, его не следует собирать в газометры.

Ацетилен взрывается при температуре около 500 °C или давлении выше 0,2 МПа; КПВ 2,3—80,7 %, температура самовоспламенения 335 °C. Взрывоопасность уменьшается при разбавлении ацетилена другими газами, например азотом, метаном или пропаном.

При длительном соприкосновении ацетилена с медью и серебром образуются ацетилениды меди и серебра, которые взрываются при ударе или повышении температуры. Поэтому при хранении ацетилена не используются материалы, содержащие медь (например, вентили баллонов).

Ацетилен обладает незначительным токсическим действием. Для ацетилена нормирован ПДКм.р. = ПДК с.с. = 1,5 мг/м³ согласно гигиеническим нормативам ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест».

ПДКр.з. (рабочей зоны) не установлен (по ГОСТ 5457-75 и ГН 2.2.5.1314-03), так как концентрационные пределы распределения пламени в смеси с воздухом составляет 2,5—100 %.

Хранят и перевозят ацетилен в заполненных инертной пористой массой (например, древесным углём) стальных баллонах белого цвета с красной надписью «АЦЕТИЛЕН» в виде раствора в ацетоне. Баллон ёмкостью 40 л под давлением 15—16 кгс/см2 вмещает около 5000 л газообразного ацетилена (взятого при нормальном атмосферном давлении).

Взрывоопасность

Взрывоопа́сность, способность вещества или смеси веществ к взрыву или детонации при инициировании нагреванием, трением, электрическим разрядом, ударной волной, электромагнитным излучением и пр. Взрывоопасностью обладают нестойкие и образующиеся в результате эндотермических реакций вещества – взрывчатые вещества, ацетилен, озон, гидразин, многие пероксиды, азиды, азосоединения и пр., а также смеси горючих веществ с воздухом и другими окислителями.

При рассмотрении взрывоопасности вещества изучают его способность к горению без доступа воздуха, возможность распространения в веществе, а также скорость детонационного процесса, режим протекания теплового самовоспламенения (вырожденный и сопровождающийся только повышением температуры, взрывное превращение или горение). Взрывоопасность определяется не только химическим составом вещества, но и размером горючих частиц в пылевоздушной смеси, начальным давлением газа в системе и другими факторами.

Взрывоопасность газо-, паро- или пылевоздушной среды характеризуется нижним концентрационным пределом взрываемости, температурой зажигания, температурой самовоспламенения, минимальной энергией воспламенения и пр. Определение этих параметров позволяет сделать вывод, насколько данная смесь веществ склонна к протеканию реакций взрывного превращения (тепловому взрыву, горению, детонации).

На производстве для предупреждения взрывов исключают возможность образования взрывоопасной среды (уменьшая пылеобразование, применяя вентиляцию, герметичное оборудование и пр.), устраняют источники воспламенения на взрывоопасных объектах (например, используя взрывозащищённое электрооборудование, теплоизоляцию), внедряют снижающие взрывоопасность технологические режимы.

Опубликовано 10 августа 2023 г. в 13:01 (GMT+3). Последнее обновление 10 августа 2023 г. в 13:01 (GMT+3).

Реакции термитов имеют множество применений. Это не взрывчатое вещество; вместо этого он работает, подвергая очень небольшую площадь воздействию чрезвычайно высоких температур. Сильное тепло, сфокусированное на небольшом пятне, можно использовать для прорезания металла или сварки металлических компонентов вместе, как путем плавления металла из компонентов, так и путем впрыскивания расплавленного металла из самой термитной реакции.

Термит может использоваться для ремонта путем сварки вместо толстых стальных профилей, таких как рамы осей локомотивов, где ремонт может производиться без снятия детали с места ее установки.

Термит может использоваться для быстрой резки или сварки стали, например рельсовых путей, без использования сложного или тяжелого оборудования. Однако в таких сварных соединениях часто присутствуют дефекты, такие как включения шлака и пустоты (отверстия), поэтому для успешного проведения процесса требуется большая осторожность. К численному анализу термитной сварки рельсов подошли аналогично анализу охлаждения отливки. Как анализ методом конечных элементов, так и экспериментальный анализ сварных швов термитных рельсов показали, что сварной зазор является наиболее важным параметром, влияющим на образование дефектов. Было показано, что увеличение сварного зазора снижает образование усадочных полостей и дефектов сварки внахлест, а увеличение предварительного нагрева и температуры термитов дополнительно снижает эти дефекты. Однако уменьшение этих дефектов способствует возникновению второй формы дефекта: микропористости. Также необходимо позаботиться о том, чтобы рельсы оставались прямыми, не вызывая перекосов, которые могут вызвать износ на высоких скоростях и в линиях большой нагрузки на ось.

Термитная реакция, когда ее используют для очистки руд некоторых металлов, называется термитным процессом или алюминотермической реакцией. Адаптация реакции, используемая для получения чистого урана, была разработана в рамках Манхэттенского проекта в лаборатории Эймса под руководством Фрэнка Спеддинга. Иногда его называют процессом Эймса.

Медный термит используется для сварки вместе толстых медных проводов с целью электрических соединений. Он широко используется в электроэнергетике и телекоммуникационной промышленности (экзотермические сварные соединения).

а также при дегидрировании двух молекул метана при температуре свыше 1400 °C:

Хранилище баллонов с ацетиленом

Метан превращают в ацетилен и водород в электродуговых печах (температура 2000—3000 °С, напряжение между электродами 1000 В). Метан при этом разогревается до 1600 °С. Расход электроэнергии составляет около 13000 кВт•ч на 1 тонну ацетилена, что относительно много (примерно равно затрачиваемой энергии по карбидному методу) и потому является недостатком процесса. Выход ацетилена составляет 50 %.

Иное название — Вульф-процесс. Сначала разогревают насадку печи путём сжигания метана при 1350—1400 °С. Далее через разогретую насадку пропускают метан. Время пребывания метана в зоне реакции очень мало и составляет доли секунды. Процесс реализован в промышленности, но экономически оказался не таким перспективным, как считалось на стадии проектирования.

Метан смешивают с кислородом. Часть сырья сжигают, а образующееся тепло расходуют на нагрев остатка сырья до 1600 °С. Выход ацетилена составляет 30—32 %. Метод имеет преимущества — непрерывный характер процесса и низкие энергозатраты. Кроме того, с ацетиленом образуется ещё и синтез-газ. Этот процесс (Заксе-процесс или BASF-процесс) получил наиболее широкое внедрение.

Является разновидностью окислительного пиролиза. Часть сырья сжигают с кислородом в топке печи, газ нагревается до 2000 °С. Затем в среднюю часть печи вводят остаток сырья, предварительно нагретый до 600 °С. Образуется ацетилен. Метод характеризуется большей безопасностью и надёжностью работы печи.

Пиролиз в струе низкотемпературной плазмы

Процесс разрабатывается с 1970-х годов, но, несмотря на перспективность, пока не внедрён в промышленности. Сущность процесса состоит в нагреве метана ионизированным газом. Преимущество метода заключается в относительно низких энергозатратах (5000—7000 кВт•ч) и высоких выходах ацетилена (87 % в аргоновой плазме и 73 % в водородной).

Этот способ известен с XIX века, но не потерял своего значения до настоящего времени. Сначала получают карбид кальция, сплавляя оксид кальция (негашёную известь) и кокс в электропечах при 2500—3000 °С:

Негашёную известь получают из карбоната кальция:

Далее карбид кальция обрабатывают водой:

Получаемый ацетилен имеет высокую степень чистоты 99,9 %. Основным недостатком процесса является высокий расход электроэнергии: 10000—11000 кВт•ч на 1 тонну ацетилена.

Металлы в правильных условиях горят так же, как дерево или бензин. (Фактически, ржавчина является результатом окисления стали или железа с очень низкой скоростью.) Термитная реакция возникает, когда правильные смеси металлических топлив объединяются и воспламеняются. Само зажигание требует чрезвычайно высоких температур.

Для зажигания термитной реакции обычно требуется бенгальский огонь или легко доступная магниевая лента, но могут потребоваться постоянные усилия, поскольку зажигание может быть ненадежным и непредсказуемым. Эти температуры не могут быть достигнуты с помощью обычных взрывателей из черного пороха, нитроцеллюлозных стержней, детонаторов, пиротехнических инициаторов или других распространенных воспламеняющих веществ. Даже когда термит достаточно горячий, чтобы светиться ярко-красным, он не воспламеняется, так как он должен быть раскаленным добела, чтобы инициировать реакцию.

Часто полосы металлического магния используются в качестве предохранителей. Поскольку металлы горят без выделения охлаждающих газов, они потенциально могут гореть при очень высоких температурах. Химически активные металлы, такие как магний, могут легко достигать температуры, достаточной для воспламенения термитов. Магниевое зажигание остается популярным среди любителей термитов, главным образом потому, что его легко получить, но кусок горящей полосы может упасть в смесь, что приведет к преждевременному возгоранию.

Реакция между перманганатом калия и глицерином или этиленгликолем используется как альтернатива магниевому методу. Когда эти два вещества смешиваются, начинается самопроизвольная реакция, при которой температура смеси медленно повышается, пока не образуется пламя. Тепла, выделяемого при окислении глицерина, достаточно, чтобы инициировать термитную реакцию.

Помимо зажигания магнием, некоторые любители также предпочитают использовать бенгальские огни для зажигания термитной смеси. Они достигают необходимой температуры и обеспечивают достаточно времени, прежде чем точка горения достигнет образца. Это может быть опасным методом, так как искры железа, как и полосы магния, горят при тысячах градусов и могут воспламенить термит, хотя сам бенгальский огонь не контактирует с ним. Это особенно опасно с мелко измельченным термитом.

Спичковые головки горят достаточно горячо, чтобы зажечь термит. Возможно использование спичечных головок, обернутых алюминиевой фольгой, и достаточно длинной вязкоплавкой/электрической спички, ведущей к спичечным головкам.

Точно так же мелкодисперсный термит можно зажечь от кремнёвой искровой зажигалки, так как искры — это горящий металл (в данном случае высокореакционные редкоземельные металлы лантан и церий). Поэтому использовать зажигалку рядом с термитом небезопасно.

Ручные гранаты и заряды из термитов обычно используются вооруженными силами как для противодействия материальным средствам, так и для частичного уничтожения оборудования; последнее является обычным явлением, когда нет времени для более безопасных или более тщательных методов. Например, термит можно использовать для аварийного уничтожения криптографического оборудования, когда существует опасность, что он может быть захвачен вражескими войсками. Поскольку стандартный железо-термит трудно воспламеняется, горит практически без пламени и имеет небольшой радиус действия, стандартный термит редко используется сам по себе в качестве зажигательного состава. В общем, увеличение объема газообразных продуктов реакции термитной смеси увеличивает скорость теплопередачи (и, следовательно, повреждение) этой конкретной термитной смеси. Обычно его используют с другими ингредиентами, которые усиливают его зажигательный эффект. Термат-TH3 — это смесь термитных и пиротехнических добавок, которые превосходят стандартный термит в зажигательных целях. Его весовой состав обычно составляет около 68,7 % термита, 29,0 % нитрата бария, 2,0 % серы и 0,3 % связующего (такого как PBAN). Добавление нитрата бария к термиту увеличивает его тепловой эффект, дает более крупное пламя и значительно снижает температуру воспламенения. Хотя основная цель Термат-TH3 в вооруженных силах — зажигательное оружие против материальных средств, его также можно использовать для сварки металлических компонентов.

Классическим военным применением термитов является приведение в негодность артиллерийских орудий, и они использовались для этой цели со времен Второй мировой войны, например, в Пуэнт-дю-Оке в Нормандии. Термит может навсегда вывести из строя артиллерийские орудия без использования зарядов взрывчатого вещества, поэтому термит можно использовать, когда для операции необходима тишина. Это можно сделать, вставив одну или несколько термитных гранат в казённую часть, а затем быстро закрыв ее; это сваривает затвор и делает невозможным заряжание орудия. В качестве альтернативы, термитная граната, примененная внутри ствола орудия, повреждает ствол, делая орудие опасным для стрельбы. Термит также может сваривать механизм наведения и подъема орудия, что затрудняет правильное прицеливание.

Во время Второй мировой войны и немецкие, и союзные зажигательные бомбы использовали термитные смеси. Зажигательные бомбы обычно состояли из десятков тонких наполненных термитом канистр (бомб), воспламеняемых магниевым запалом. Зажигательные бомбы нанесли огромный ущерб многим городам из-за пожаров, вызванных термитом. Особенно уязвимы города, которые в основном состояли из деревянных построек. Эти зажигательные бомбы использовались в основном во время ночных воздушных налетов. Бомбардировочные прицелы нельзя было использовать ночью, что создавало необходимость использовать боеприпасы, которые могли бы уничтожать цели без необходимости точного размещения.

Использование термитов опасно из-за чрезвычайно высоких температур и чрезвычайных трудностей в подавлении реакции, когда-то начавшейся. Небольшие потоки расплавленного железа, выделяющегося в результате реакции, могут перемещаться на значительные расстояния и могут плавиться через металлические контейнеры, воспламеняя их содержимое. Кроме того, легковоспламеняющиеся металлы с относительно низкими температурами кипения, такие как цинк (с температурой кипения 907 ° C, что примерно на 1370 ° C ниже температуры, при которой горит термит), потенциально могут сильно распылять перегретый кипящий металл в воздухе, если он находится рядом с термитом.

Если по какой-либо причине термит загрязнен органическими веществами, гидратированными оксидами и другими соединениями, способными выделять газы при нагревании или реакции с компонентами термитов, продукты реакции могут быть распылены. Более того, если термитная смесь содержит достаточно пустых пространств с воздухом и горит достаточно быстро, перегретый воздух также может вызвать разбрызгивание смеси. По этой причине предпочтительно использовать относительно неочищенные порошки, чтобы скорость реакции была умеренной и горячие газы могли выходить из зоны реакции.

Предварительный нагрев термита перед воспламенением может быть легко выполнен случайно, например путем заливки новой кучи термитов на горячую, недавно воспламенившуюся кучу термитного шлака. При воспламенении предварительно нагретый термит может гореть почти мгновенно, выделяя световую и тепловую энергию с гораздо большей скоростью, чем обычно, и вызывая ожоги и повреждение глаз на достаточно безопасном расстоянии.

Реакция термитов может произойти случайно на промышленных предприятиях, где рабочие используют абразивные шлифовальные и отрезные круги для работы с черными металлами. При использовании алюминия в этой ситуации образуется смесь оксидов, которая может сильно взорваться.

Смешивание воды с термитом или заливка воды на горящий термит может вызвать паровой взрыв с разлётом горячих фрагментов во всех направлениях.

Основные ингредиенты термита также были использованы из-за их индивидуальных качеств, в частности отражательной способности и теплоизоляции, в лакокрасочном покрытии или добавке для немецкого цеппелина Гинденбург, что, возможно, способствовало его огненному разрушению. Это была теория, выдвинутая бывшим ученым НАСА Аддисон Бейн, а затем испытанная в небольших масштабах научным реалити-шоу MythBusters с полуубедительными результатами (доказано, что это не вина только термитной реакции, а наоборот. предположили, что это комбинация этого и горения газообразного водорода, заполнившего тело Гинденбурга). Программа MythBusters также проверила достоверность видео, найденного в Интернете, в котором некоторое количество термитов в металлическом ведре воспламенилось, когда оно находилось на вершине нескольких глыб льда, что вызвало внезапный взрыв. Они смогли подтвердить результаты, обнаружив огромные глыбы льда на расстоянии 50 м от места взрыва. Соведущий Джейми Хайнеман предположил, что это произошло из-за аэрозольного образования термитной смеси, возможно, в облаке пара, в результате чего она горела еще быстрее. Хайнеман также выразил скептицизм по поводу другой теории, объясняющей это явление: реакция каким-то образом разделила водород и кислород во льду, а затем воспламенила их. В этом объяснении утверждается, что взрыв произошел из-за реакции высокотемпературного расплавленного алюминия с водой. Алюминий бурно реагирует с водой или паром при высоких температурах, выделяя водород и окисляясь. Скорость этой реакции и возгорание образующегося водорода могут легко объяснить взрыв, подтвержденный. Этот процесс сродни взрывной реакции, вызванной попаданием металлического калия в воду.

Большую опасность в отношении горения, взрыва и разрушений представляет пыль, находящаяся в воздухе. В дальнейшем будем подразумевать пыль в состоянии аэрозоля. Химическая реакция между газом и твердым веществом протекает на поверхности последнего. Скорость такой реакции зависит от величины поверхности соприкосновения реагирующих веществ. В зависимости от линейной скорости распространения реакции в том или ином объеме различают горение (скорость не более 10 м/с), дефлаграцию (скорость не превышает скорости звука) и взрыв (скорость равна или больше скорости звука). Особенность горения состоит в том7 что условия, необходимые для быстрого протекания реакции, созданы ею самой. Эти условия заключаются либо в высокой температуре, либо в высокой концентрации активных продуктов, ускоряющих (катализирующих) реакцию. Для воспламенения пыли необходимы два условия; достаточное количество кислорода и нагрев частиц угля до определенной температуры. Различают два режима протекания реакции: диффузионный (скорость реакции оп-ределяется молекулярной или турбулентной диффузией исходных компонентов) и кинетический (скорость процесса горения определяется скоростью протекания химической реакции). Определение- режима протекания реакции обязательно ври решении задачи взрывчатости угольной пыли в выработке. С учетом фазового состояния горючего вещества и окислителя различают три вида горения: горение газообразных горючих — гомогенное горение (система газ — газ); горение твердых и жидких горючих — гетерогенное горение (система твердое тело — газ или жидкость — газ); горение взрывчатых веществ (конденсированная система). Исследования Д. А. Франка-Каменецкого, 3. Ф. Чуханова, Б. Д. Кацнельсона, П. Д. Хитрина свидетельствуют о приемлемости гетерогенного горения для угольной аэровзвеси из-за выхода летучих, сгорание которых происходит в объеме, а не на поверхности горючего вещества. По мнению Н. В. Лаврова, в процессе горения и газификации топлива катализаторы могут оказать влияние на реакцию окисления газов и твердого топлива, умень-шение химического недожога, процессы пиролиза летучих веществ, реакцию метанообразования. Поэтому необходимо проверить, присутствуют ли катализаторы отдельных типов реакций в зольном остатке или угле. Только в случае учета указанных выше факторов можно получить аналитическое выражение для определения нижнего предела взрывае- мости аэровзвеси и оценить средства защиты против взрыва угольной пыли. Процесс горения аэрозолей несколько отличен от процесса горения газовых смесей, но между ними есть и много общего. Очень похожи их тепловые эффекты: 1 м3 10 %-ной метано-воздушной смеси дает при взрыве теоретически такой же тепловой эффект, как и взрыв максимального количества угольной пыли, которое может сгореть в 1 м3 воздуха. Максимальное количество углерода, которое можно сжечь в 1 м3 воздуха массой 1293 г при содержании в нем кислорода 23 %, теоретически равно 111,5 г. Успешная вернтиляция. Температура воспламенения метано-воздушной смеси и угольной пыли равна соответственно 650—750 и 700—800 °С. Исследованиями установлено следующее: пыль может взорваться при полном отсутствии метана и превратить взрыв небольшого количества метана во взрыв большой силы; присутствие в воздухе тонкой и сухой угольной пыли снижает нижний предел взрывчатости метано-воздушной смеси (смесь становится взрывчатой при содержании метана 5 %); продукты взрыва при участии угольной пыли во взрыве всегда содержат большое количество окиси углерода, которая может явиться причиной гибели людей. Взрыв угольной пыли имеет следующие особенности: взрыв пылевого облака зависит от степени дисперсности пыли, ее способности к агрегации, содержания влаги, размеров пространства, мощности источника воспламенения; химический состав пыли обусловливает выход летучих веществ, которые принимают участие во взрыве; взрыву предшествует накопление тепла в результате реакции окисления и образование газообразных веществ; облако угольной пыли способно самозаряжаться электричеством вследствие трения пылинок друг от друга, а при благоприятных условиях разряжаться с появлением искр, которые могут воспламенять пыль; при взрыве угольной пыли образуется много окиси углерода, а при взрыве метана — преимущественно углекислый газ. При ведении взрывных работ для предотвращения взрыва пыли применяются водяные завесы, создаваемые распылением воды из полиэтиленовых мешков с помощью взрыва специальных ВВ. Вместимость мешков составляет 20—25 и 40—50 л. Первые подвешиваются к кровле выработки, а вторые укладываются на почву. Заливка мешков водой и их подвеска осуществляются в подготовительную смену. Для взрыва применяются патроны СП-1 или угленит Э-6. Электродетонаторы шпуровых зарядов и зарядов в мешках с водой соединяются в общую взрывную цепь последовательно и взрываются от одного взрывного импульса. Для пре-дупреждения взрывов метана и угольной пыли от детонирующего или выгорающего заряда применяются форсуночные водяные завесы длительного действия. Набор форсунок в завесе производится с учетом формы факела, образующегося при диспергировании воды. Успешная вернтиляция.

Теоретически, термитная смесь может состоять из различных металлов, способных служить топливом, и окислителей. Алюминий получил широкое распространение из-за очевидных преимуществ:

• самый дешевый из металлов с высокой реакционной способностью. Например, в декабре 2014 года олово стоило 19 829 $/т, цинк — 2180 $/т, а алюминий — 1910 $/т;

• образует пассивирующий слой, делающий его более безопасным в обращении, чем со многими другими химически активными металлами.;

• относительно низкая температура плавления (660 °C) означает, что металл легко расплавляется, поэтому реакция может происходить в основном в жидкой фазе, поэтому она протекает довольно быстро.

• высокая температура кипения (2519 °C) позволяет реакции достигать очень высоких температур, поскольку некоторые процессы имеют тенденцию ограничивать максимальную температуру чуть ниже точки кипения. Такая высокая температура кипения характерна для переходных металлов (например, железо и медь кипят при 2887 и 2582 °C, соответственно), но особенно необычна среди высокореактивных металлов (магний и натрий, которые кипят при 1090 и 883 °C соответственно);

• низкая плотность оксида алюминия, образующегося в результате реакции, имеет тенденцию оставлять его плавающим на образующемся чистом металле. Это особенно важно для уменьшения загрязнения сварного шва.

• Mg (31 %) + Fe2O3 (69 %);

• Ca (43 %) + Fe2O3 (57 %);

• Ti (31 %) + Fe2O3 (69 %);

• Si (21 %) + Fe2O3 (79 %).

• Ba(NO3)2 (26 %) + Fe3O4 (50 %) + Al (24 %);

• Ba(NO3)2 (37.5 %) + Al (26.5 %) + уголь (3 %) + связующие вещества типа шеллака (23 %);

• Fe2O3 (21 %) + Al (13 %) + Ba(NO3)2 (44 %) + KNO3 (6 %) + Mg или Fe (12 %) + связующие вещества (4 %).

В исходной смеси в том виде, в котором она была изобретена, использовался оксид железа в виде прокатной окалины. Состав было очень сложно зажечь

Медный термит может быть получен из оксида меди (I) (Cu2O, красный) или оксида меди (II) (CuO, черный). Скорость горения обычно очень высокая, а температура плавления меди относительно низкая, поэтому в результате реакции образуется значительное количество расплавленной меди за очень короткое время. Реакции термитов меди (II) могут быть настолько быстрыми, что их можно рассматривать как разновидность мгновенного порошка. Может произойти взрыв, в результате которого на значительные расстояния разлетятся брызги медных капель. Кислородно-сбалансированная смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,109 г/см³, температуру адиабатического пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с оксидом алюминия в расплавленном состоянии и медью как в жидкой, так и в газообразной форме. На 1 кг этого термита образуется 343 г паров меди. Энергосодержание составляет 974 кал/г.

Термит меди (I) используется в промышленности, например, при сварке толстых медных проводников (сварка вручную). Этот вид сварки оценивается также для сращивания кабелей на флоте ВМС США для использования в сильноточных системах, например, в электрических силовых установках. Сбалансированная по кислороду смесь имеет теоретическую максимальную плотность 5,280 г/см³, температуру адиабатического пламени 2843 К (включая фазовые переходы) с расплавленным оксидом алюминия и медью как в жидкой, так и в газообразной форме. На 1 кг этого термита образуется 77,6 г паров меди. Энергетическая ценность 575,5 кал/г.

В Железнодорожных путях

Используется в качестве сварки для железнодорожных путей. картинка.

В развлекательных целях

Были несчастные случаи применения гипсового термита при несоблюдении Техники Безопасности.

В осветительных снарядах

К сожалению, нет четких доказательств применения термитной смеси в авиа-бомбах и снарядах.

В Термитной Сварке

Также применение данной смеси получило распространение в Термитной сварке.

Изготовление очень простое:

нужно смешать алюминиевый порошок и гипс в пропорции в 2:3 или для более сильного эффекта 1:1.

также можно залить водой полученную смесь и поместить в форму, получится таблетка которая будет вступать в реакцию медленнее.

Есть разные виды термитов такие как: Натриевый термит, Кальциевый термит, Железный термит, Цинковый термит.

Натриевый термит – термитная смесь состоящая из металического натрия и железа(IІI). В промышленности почти не используется.

В развлекательных целях

Были несчастние случаи применения натриевого термита при несоблюдении Техники Безопасности.

Из-за дороговизны, этот термит не получил широкого распостранениия.

Изготовление очень простое:

нужно смешать железо(IІI) и Натрий в пропорции в 2:3 или для более сильного эффекта 1:1.

Терматный состав представляет собой термит, обогащенный окислителем на основе соли (обычно нитратами, например, нитратом бария-Ba(NO3)2 или пероксидами). В отличие от термитов, терматы горят с выделением пламени и газов. Присутствие окислителя облегчает воспламенение смеси и улучшает проникновение в цель горящим составом, поскольку выделяющийся газ выбрасывает расплавленный шлак и обеспечивает механическое перемешивание. Этот механизм делает термат более подходящим, чем термит, для зажигательных целей и для аварийного разрушения чувствительного оборудования (например, криптографических устройств), поскольку эффект термитов более локализован.

Взры́вчатые вещества́ (ВВ), индивидуальные вещества или смеси веществ, способные под влиянием какого-либо внешнего воздействия (удара, нагревания, трения и др.) к быстрой самораспространяющейся химической реакции с выделением большого количества теплоты и образованием газообразных продуктов. Используются для снаряжения боеприпасов и взрывных работ. Наряду с пиротехническими составами относятся к энергетическим конденсированным системам. Помимо конденсированных ВВ применяют также аэрозоли (смеси жидких частиц с воздухом). При взрыве ВВ выделяется значительно меньшее количество теплоты, чем при сгорании на воздухе эквивалентного количества нефти. Однако для превращения ВВ в газообразные продукты не требуется участия кислорода воздуха, энергия выделяется за малый промежуток времени (около 10–5 с), поэтому ВВ являются концентрированным источником энергии огромной мощности.

Классификация

Теория ВВ описывает три основных режима химической реакций превращения ВВ в газы: медленное химическое превращение, горение и детонацию. Медленное химическое превращение ВВ протекает аналогично превращению невзрывчатых веществ. Однако, если отвод теплоты реакции затруднён, возникает саморазогрев вещества, медленное превращение ВВ самоускоряется и может перейти в тепловой взрыв; самоускорение может иметь не только тепловой, но и автокаталитический, цепной, а также смешанный характер. Взрывные превращения – горение и детонация – различаются механизмом передачи энергии процесса от прореагировавшего слоя вещества к непрореагировавшему. При детонации основную роль играет распространение по заряду ВВ ударной волны; скорость распространения – скорость детонации – достигает 10 км/с и практически не зависит от внешних условий. Образующиеся газы не успевают существенно расшириться, в зоне реакции возникает высокое давление (более 10 ГПа), способное вблизи от заряда производить работу разрушения. Материалы, находящиеся в контакте с зарядом ВВ, сильно деформируются и дробятся – местное, или бризантное, действие взрыва; образующиеся газообразные продукты при расширении перемещают их на значительное расстояние – фугасное действие. При горении распространение процесса обусловливается теплопередачей от одного слоя ВВ к другому. Скорость перемещения зоны реакции – скорость горения – мала (менее 1 м/с) и сильно зависит от природы ВВ и внешних условий (давления, температуры и др.). Повышение температуры, давления, возрастание поверхности пламени приводят к переходу горения в детонацию.

По условиям перехода горения в детонацию ВВ делят на инициирующие (первичные), бризантные (вторичные) и метательные (пороха). Инициирующие ВВ легко воспламеняются под действием простого начального импульса (удар, трение и др.), горят во много раз быстрее других ВВ, их горение переходит в детонацию при атмосферном давлении и в малых (доли грамма) зарядах, с выделением энергии, достаточной для возбуждения взрывного превращения бризантных и метательных ВВ. Бризантные ВВ (франц. brisant – дробящий) менее чувствительны к внешним воздействиям, чем инициирующие ВВ, их горение переходит в детонацию лишь в замкнутом объёме или при возможности турбулизации потока горючей смеси. Горение метательных ВВ не переходит в детонацию даже при давлениях в сотни МПа.

Структурная формула тринитротолуола.По составу ВВ подразделяют на индивидуальные и смесевые. В индивидуальных ВВ основной источник энергии взрыва – окисление за счёт кислорода, входящего в состав соединения. Индивидуальными ВВ являются многие ароматические полинитросоединения (например, тринитротолуол), нитрамины (гексоген_,_ октоген_,_ тетрил), эфиры азотной кислоты и многоатомных спиртов или углеводов (тетранитропентаэритрит_,_ нитроглицерин_,_ нитраты целлюлозы), соли азотной кислоты (нитрат аммония), соли гремучей кислоты (гремучая ртуть), соли азотистоводородной кислоты (азид свинца). Смесевые ВВ обычно содержат горючее вещество и окислитель; в качестве горючего применяют как взрывчатые, так и невзрывчатые вещества. К смесевым ВВ относят пороха, аммониты, динамиты, сплавы индивидуальных ВВ (например, тротила с гексогеном), водонаполненные ВВ (например, загущённые аэрированные растворы NH4NO3 и NаNO3 в смеси с тонкодисперсным Аl или органическими горючими веществами). Способностью к взрыву обладают некоторые пероксиды, азиды, ацетилениды и другие органические соединения, не используемые в качестве ВВ.

Основные характеристики

Основные характеристики ВВ: химическая и физическая стойкость (способность сохранять взрывчатые свойства при переработке, хранении и др.), чувствительность к внешним воздействиям (характеризуется величиной начального импульса, необходимого для возбуждения взрыва), детонационная способность (условие устойчивого распространения процесса), мощность (теплота взрывного превращения и объём газообразных продуктов взрыва). Для сравнительной оценки взрывчатых свойств различных ВВ используют величину т. н. тротилового эквивалента, численно равную массе тротила (тринитротолуола), мощность взрывчатого превращения которой равна мощности взрыва данного ВВ. Для наиболее мощных ВВ величина тротилового эквивалента достигает 2.

Применение

ВВ широко применяют как в военном деле, так и в различных отраслях хозяйства: в горном деле при добыче полезных ископаемых, строительстве, на гидромелиоративных работах, при штамповке, сварке, резке металлов и др.

Взрывные работы при добыче полезных ископаемых.Метательные ВВ применяют в режиме горения для проведения ракетного и ствольного выстрела; бризантные ВВ – в режиме детонации для взрывных работ, снаряжения боеприпасов; инициирующие ВВ – для возбуждения взрывного превращения бризантных и метательных ВВ. Разработаны: термостойкие ВВ, сохраняющие свои взрывчатые свойства и энергетические характеристики при высоких температурах (их используют в глубоких скважинах и др.); предохранительные ВВ для ведения взрывных работ в подземных горных выработках, где возможно образование взрывоопасных газо- и пылевоздушных смесей (применяют, например, в угольных шахтах для исключения возможности воспламенения метана); быстрогорящие ВВ, используемые для повышения скорости горения смесевых составов. Ряд взрывчатых смесей применяют в пиротехнике. Мировое производство ВВ – несколько млн т/год.

Опубликовано 13 июня 2023 г. в 13:50 (GMT+3). Последнее обновление 13 июня 2023 г. в 13:50 (GMT+3).