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:
| Параметры | Значения |
| Скорость детонации | 8640 м/с |
| Давление во фронте ударной волны | 33,7 ГПа |
| Фугасность | 470 мл |
| Бризантность по Гессу | 24 мм |
| Бризантность по Касту | 4,1-4,8 |
| Объём газообразных продуктов взрыва | 908 л/кг |
| Температура вспышки | 230 °C |
| Теплота взрыва | 5,45 МДж/кг |
| Теплота сгорания | 2307 ккал/кг |
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!
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]
