شیمی مواد منفجره

1.نیترو سلولز

2.اوره نیترات

مواد منفجره موادی هستند که از نظر شیمیایی ناپایدار هستند و در صورت آغاز فرایند انفجار، با سرعت زیاد منبسط می‌شوند و حجم زیادی گاز و گاهی نور و صدای زیاد تولید می‌کنند. این آزادشدن گاز به نوبه? خود می‌تواند باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف و تبدیل شدن آن‌ها به ترکش شود.
هر ترکیب انفجاری از دو بخش اکسید کننده و سوخت تشکیل شده‌است. هر ماده? سوختی، در حرارت مناسب و در کنار اکسیژن آتش می‌گیرد و می‌سوزد. اما چون در هوا اکسیژن به صورت خالص وجود ندارد، سوختن این مواد به تدریج صورت می‌گیرد. در مواد منفجره، در کنار سوخت، ماده اکسید کننده افزوده می‌شود. ماده اکسید کننده، در هنگام واکنش مقدار زیادی اکسیژن آزاد می‌کند و این اکسیژن با سوخت ترکیب شده و باعث واکنش ناگهانی کل سوخت می‌شود و انفجار به وجود می‌آید، بدین دلیل مواد منفجره برای واکنش نیازی به هوا ندارند و اکسیژن مورد نیاز خود را از درون خود تأمین می‌کنند.
ماده منفجره ترکیب شیمیایی یا مخلوط مکانیکی است. هر ماده سوختنی قابل انفجار است اگر این شرایط فراهم شود:
1? اکسیژن به اندازه کافی باشد.
2? امکان ترکیب سریع اکسیژن با ماده سوختنی فراهم باشد.
شکستن سنگ با استفاده از مواد منفجره از ابتدای قرن 17 و هم‌زمان با ساخت باروت، شروع شد. تی.جی پلانز در سال 1813 نیترو سلولز را ساخت. در سال 1767 آلفرد نوبل برای سادگی حمل نیترو گلیسیرین آن را جذب دیاتومیت کرد و جسمی پلاستیکی شامل 75 درصد نیترو گلیسیرین بدست آمد. این ماده می‌تواند تا سه برابر وزن خود، نیترو گلیسیرین جذب کند و محصول آن «Guhar Dynamite» نامیده شد. دینامیت برگرفته از کلمه یونانی «dynamits» به معنی نیرو است در سال 1875 آلفرد نوبل نوعی دینامیت از ژلاتین انفجاری ساخت که مخلوط ژلاتینی شکل از 92 درصد نیترو گلیسیرین و 8 درصد نیترو سلولز بود که هنوز هم از مواد منفجره قوی صنعتی است. به دنبال آن در سال 1879 از مخلوط کردن نیترات سدیم و دیگر مواد به ژلاتین انفجاری مواد منفجره ضعیف‌تر به دست آمد. انواع زیادی از مواد منفجره بر این اساس ساخته شده‌اند. مواد منفجره اکسیژن مایع در 1895 ساخته شد و نیترات آمونیوم بعنوان ماده منفجره در سال 1876 تولید شد؛ اما کاربرد مخلوط آن با سوخت مایع بعنوان ماده منفجره صنعتی از سال 1955 میلادی متداول شد. در سال 1920 از اختلاط دی نیترو گلیکول به دینامیت‌ها از انجماد آنان جلوگیری شد. در دهه‌های 1950 و 1960 مواد منفجره ژله‌ای و در دهه‌های 1960 و 1970 مواد منفجره امولیسیون ساخته و به بازار مصرف تحویل شد.

نیترو سلولز

ماده منفجره ی با حساسیت کم است، که در ترکیب دینامیت‌ها از آن استفاده می‌کنند و در صورتی که نیتروسلولز را با مایرول و نیترو گلسیرین مخلوط کنیم ماده منفجره‌ای بدست می‌آید که دارای قدرت تخریبی زیادی است. مواد لازم: – اسید سولفوریک 98% صنعتی، 500 سی سی – اسید نیتریک آزمایشگاهی 65% یا اسید نیتریک صنعتی، 300 سی سی – پنبه 60 گرم – ظرف حاوی آب و یخ وسایل لازم: – دماسنج – همزن شیشه ای – یک ظرف پلاستیکی سر دار 2 لیتری – ظرف حاوی آب و یخ – دستکش و ماسک شیوه تهیه : ابتدا مقدار 300 سی سی اسید نیتریک را درون ظرف 2 لیتری ریخته و مقدار500 سی سی اسید سولفوریک را به آن اضافه می کنیم. سر ظرف پلاستیکی را روی آن می‌گذاریم و ظرف حاوی اسیدها را در آب خنک می‌گذاریم و صبر می‌کنیم تا دمای اسیدها به دمای محیط برسد. سپس ظرف حاوی اسیدها را درون ظرف آب و یخ می‌گذاریم تا دمای اسیدها به10-15 درجه برسد. وقتی به این دما رسید، 60 گرم پنبه را کم کم به اسیدها اضافه می‌کنیم و با همزن شیشه‌ای پنبه را به درون اسید هدایت می‌کنیم. سر ظرف پلاستیکی را روی آن گذاشته و یک ساعت صبر می‌کنیم. در این مدت سر ظرف پلاستیکی را سه تا چهار بار، برداشته و پنبه ها را با همزن شیشه ای به هم می‌زنیم . نیتروسلولز را از درون اسیدها بیرون می اوریم و آن ها را فشار می‌دهیم تا اسید از درون آن خارج شود. سپس نیتروسلولز را درون 4 لیتر آب 10 درجه می‌ریزیم و با دست نیتروسلولز را فشار می‌دهیم تا اسید از آن جدا شود. دوباره نیتروسلولز را درون 4 لیترآب می‌ریزیم و دوباره آن را با دست فشار می‌دهیم تا مقدار اسیدی که هنوز در نیتروسلولز باقی مانده از آن خارج شود. در آخر نیتروسلولز را فشار می‌دهیم تا مقدار آبی که درون نیتروسلولز است از آن خارج شود. و نیتروسلولز را درون یک ظرف پهن کرده و صبر می‌کنیم تا کاملا خشک شود. نیترو سلولز به شعله آتش حساس می‌باشد. هیچ وقت به مقدار زیاد آن را به شعله آتش نزدیک نکنید. برای اینکه ماده منفجره قدرتمندی بسازید کافی است مقدار 50 گرم نیتروسلولز را با 500 سی سی مایرول مخلوط کنید تا ماده ی منفجره ی بدست آید که سرعت انفجار آن 7800 متر در ثانیه است

باروت ماده‌ای است که به‌سرعت می‌سوزد و از همین رو در سلاح‌های گرم به‌عنوان ماده پیشرانه بکار می‌رود. باروت از ترکیب ماده‌های پتاسیم نیترات، کربن و سولفور ساخته میشود. باروت میتواند از ذغال وپتاسیم نیترات نیز ساخته شود ولی نه به کیفیتی که با سولفور مخلوط باشد، زیرا ماده سولفور یکی از مواد فرار و بسیار قابل احتراق و انفجار است. باروت به دو دسته تقسیم میشود.
1? با قدرت انفجار پایین: دارای مواد انفجاری کم قدرت و مواد درونی آن به صورت کامل احتراق نمی‌یابند.
2? با قدرت انفجار فوق‌العاده زیاد: این دسته از باروت‌ها دارای قدرت انفجاری بسیار بالا هستند
باروت سیاه نخستین گونه باروت بود که بدست بشر ساخته شد. اختراع آن را نزدیک به قرن‌های 7 تا 9 میلادی به چینی‌ها، مسلمانان و حتی به راجر بیکن (کیمیاگر انگلیسی سده? 13 میلادی) نسبت می‌دهند.
در گذشته از کود کبوتر که در کبوترخانه ها جمع آوری میشد، برای تولید باروت استفاده میکردند. به همین دلیل اقتصادی قابل توجه، تعداد کبوتر خانه در دوران صفوی یکباره چندین برابر شد. از این رو شاه عباس صفوی مالیات نسبتاً سنگینی بر کبوتر خانه ها بست. امروزه هنوز در روستا ها از کود کبوتر چنین استفاده ای میشود
تری‌نیتروتولوئن یا تی‌ان‌تی (TNT) یا تروتیل یک مرکب هیدروکربن معطر بلوری و زرد رنگ است که در 354 درجه کلوین ذوب می‌شود. تی‌ان‌تی ماده منفجره است که سرعت انفجار آن 7028 متر در ثانیه می‌باشد و در بسیاری از ترکیبات انفجاری بکار می‌رود. تی‌ان‌تی به‌وسیله نیتراسیون تولوئن C6H5CH3 تهیه می‌شود و فرمول شیمیایی آن (CH3(NO2)C6H2) و نام آیوپاک آن 2,4,6 Trinitromethylbenzene است
نیتروگلیسرین از نیترودار کردن گلیسیرین حاصل می گردد و ماده منفجره بسیار قوی می باشد.

اوره نیترات

با فرمول شیمیایی CH5N3O4 یک ترکیب شیمیایی است.

تهیه نیترات اوره:
نیترات اوره در صورتی‌ که بخواهید، نیترات اوره را درست بکنید، به وسائل و مواد زیر نیاز دارید. وسایل لازم: 1- بشر 1 لیتری 2- همزن شیشه ای 3- قیف وپارچه صافی 4- دماسنج 5- ماسک و دستکش مواد لازم: 1- اسید نیتریک صنعتی 225 سی سی 2- اوره آزمایشگاهی یا کود اوره 200 گرم البته اگر از اوره آزمایشگاهی استفاده کنید، قدرت انفجاری آن کمی بیشتر می شود. شیوه تهیه: ابتدا اوره را دربشر 1 لیتری ریخته و ،300تا 400 سی سی آب را به بشر اضافه می کنیم و آن را با همزن شیشه ای به هم می زنیم تا کاملا در آب حل شود. وقتی اوره کاملا در آب حل شد اسید نیتریک را کم کم به بشر اضافه میکنیم به نحوی که دما از 30 تا 40 درجه سانتی‌گراد بالاتر نرود. بعد از اضافه کردن کامل اسید نیتریک، ده دقیقه صبر می‌کنیم. سپس نیترات اوره را که در ته بشر ته نشین شده، با استفاده از قیف و پارچه فیلتر می‌کنیم. برای شستشوی دانه‌های نیترات اوره، از نا خالصی، 2 مرتبه مقداری آب را روی آن میریزیم. مقدار آب نباید زیاد باشد و بیشتر از 2 بار نیترات اوره را با آب شستشو ندهید، زیرا آب، نیترات اوره را در خود حل می کند و نیترات اوره به هدر می‌رود. نیترات اوره را درون ظرفی پهن می کنیم (درون ظرف پلاستیکی) تا کاملاخشک شود. رنگ دانه‌های نیترات اوره سفید متمایل به صورتی میباشد. حساسیت نیترات اوره خیلی کم می‌باشد. از نظر نگهداری هیچ مشکلی ندارد، فقط برای انفجار آن باید از یک بوستر (تقویت کننده) یا به عبارتی یک بمب کوچک استفاده کرد، زیرا نیترات اوره خیلی غیر حساس میباشد و با یک چاشنی منفجر نمی شود. برای انفجار 12 کیلو نیترات اوره می‌باید از بوستر100 تا 200 سی سی مایرول، یا 100 گرم ار دی ایکس و یا 100 گرم پتن استفاده کرد. انفجار 10 تا 15 کیلو نیترات اوره نسبتا قدرتمند می‌باشد ولی قدرت انفجاری آن از 5 تا 10 لیتر مایرول کمتر است. برای بدست آوردن مقدار بیشتر نیترات اوره می‌توانید نسبت‌ها را چند برابر کنید. مثلا 1 کیلو اوره را در آب حل کنید و 1100 سی سی نیتریک اسید را به آن اضافه کنید. به جای بشر هم می‌توانید از ظروف پلاستیکی بزرگ برای ساخت مقادیر زیاد نیترات اوره استفاده کنید