Пироксид как взрывчатое вещество¶

Пироксид — собирательное название группы взрывчатых веществ, получаемых обработкой целлюлозы смесью азотной и серной кислот. В литературе и практике термин чаще всего относят к нитроцеллюлозе с относительно низкой степенью нитрования (содержание азота примерно 12,5—13,5 %), которая применяется как самостоятельное бризантное взрывчатое вещество, а также как основа для порохов и промышленных ВВ. Пироксид относится к классу нитратов целлюлозы (нитроцеллюлоз) — сложных эфиров целлюлозы и азотной кислоты.

¶Общие сведения

Нитроцеллюлоза была впервые получена в 1832 году французским химиком Анри Браконно, а в 1845 году Кристиан Фридрих Шёнбейн разработал способ обработки хлопка азотной кислотой, назвав продукт «пироксилином». Отсюда и происходит русское название «пироксид». В зависимости от содержания азота нитроцеллюлоза делится на несколько типов:

• Коллодий — содержание азота около 10,5—11 %, растворяется в спирто-эфирной смеси, применяется в медицине и фотографии.
• Пироксилин (пироксид) — 12,5—13,5 % азота, нерастворим в спирто-эфирной смеси, применяется как взрывчатое вещество.
• Кордит — 13,0—13,5 % азота, используется в порохах.

Пироксид представляет собой волокнистую или порошкообразную массу от белого до жёлтого цвета, без запаха, плотностью около 1,6 г/см³. Он практически нерастворим в воде, но растворяется в ацетоне, что используется для получения пластифицированных составов.

¶Химия и свойства

Пироксид — это продукт этерификации целлюлозы азотной кислотой. Реакция протекает по схеме:

Целлюлоза + HNO₃ → нитроцеллюлоза + H₂O

Серная кислота в смеси выполняет роль водоотнимающего агента, смещая равновесие в сторону образования эфира. Степень нитрования регулируется соотношением кислот, температурой и временем реакции.

Основные характеристики пироксида как взрывчатого вещества:

• Скорость детонации — 6000—6500 м/с при плотности 1,3 г/см³.
• Теплота взрыва — около 4100 кДж/кг.
• Объём газообразных продуктов — около 900 л/кг.
• Чувствительность — умеренная; пироксид чувствителен к удару и трению, но менее чувствителен, чем нитроглицерин.

Пироксид горит быстро, при поджигании в замкнутом объёме может детонировать. При длительном хранении или неправильной стабилизации возможно самопроизвольное разложение с выделением оксидов азота, что делает вещество опасным.

¶История

Первые опыты с нитроцеллюлозой проводились в 1830-х годах, но практическое применение началось лишь во второй половине XIX века. В 1869 году австрийский химик Фридрих Абель разработал метод стабилизации нитроцеллюлозы путём измельчения и промывки, что позволило использовать её в артиллерийских порохах. В России пироксид начали производить в 1890-х годах для снаряжения боеприпасов и подводных мин.

В период Первой мировой войны пироксид широко применялся как основное бризантное ВВ для снаряжения артиллерийских снарядов, мин и торпед. В Советском Союзе пироксид использовался вплоть до середины XX века, после чего был вытеснен более мощными и технологичными веществами — тротилом, гексогеном и их смесями.

¶Применение

Пироксид находит применение в нескольких областях:

• Военное дело — снаряжение боеприпасов, подрывные заряды, детонаторы.
• Промышленность — взрывные работы в горнодобыче, строительстве, сейсморазведке.
• Производство порохов — как основа для бездымных порохов (пироксилиновые пороха).
• Пиротехника — в составе некоторых составов.

Пироксилиновые пороха, получаемые пластификацией пироксида спирто-эфирной смесью, долгое время оставались основным метательным веществом для стрелкового оружия и артиллерии.

¶Опасность и регулирование

Пироксид токсичен: длительное вдыхание пыли вызывает головные боли, поражение печени и нервной системы. При контакте с кожей возможно раздражение. Вещество горюче и взрывоопасно, требует специальных условий хранения — в сухих, проветриваемых помещениях, вдали от источников тепла и окислителей.

В Российской Федерации оборот пироксида как взрывчатого вещества регулируется Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и постановлениями Правительства РФ. Изготовление, хранение и применение пироксида допускается только при наличии соответствующих лицензий. Несанкционированное изготовление и оборот взрывчатых веществ влекут уголовную ответственность.

¶Современное состояние

В настоящее время пироксид как самостоятельное взрывчатое вещество используется ограниченно. Его место заняли более мощные и безопасные составы: тротил, гексоген, октоген, а также пластичные взрывчатые вещества. Однако нитроцеллюлоза по-прежнему применяется в производстве порохов, лаков, красок и киноплёнки. В ряде стран сохраняются производства пироксилиновых порохов для артиллерии и стрелкового оружия.

Интерес к нитроцеллюлозе сохраняется и в научных исследованиях — как к модельному объекту для изучения кинетики термического разложения и горения. Кроме того, нитроцеллюлоза используется в качестве компонента твёрдого ракетного топлива.