انواع مواد منفجره

نویسنده و گرداورنده: مسعود رضائی

تعریف انفجار:

انفجار به یک افزایش شدید در حجم (انبساط بسیار شدید و سریع ماده جامد یا مایع وتبدیل شدن به گاز) و آزاد شدن ناگهانی انرژی می‌گویند که معمولاً با افزایش دما و آزاد شدن گاز اکسیژن و دی اکسید کربن همراه است.

مواد منفجره:

مواد منفجره موادی هستند که از نظر شیمیایی به دلیل داشتن عنصر نیتروژن (بجز ماده منفجره استون پروکساید که تنها ماده منفجره ایست در خود نیتروژن ندارد)، ناپایدار هستند و در صورت آغاز فرایند انفجار، با سرعت زیاد منبسط می‌شوند و حجم زیادی گاز و نور و صدای زیاد تولید می‌کنند. تبدیل شدن سریع به گاز (انبساط) باعث فشار به اکسیژن اطراف و بوجود امدن موج انفجار میشود که باعث پرتاب شدن قطعات و اشیاء اطراف میشود.
در حقیقت انفجار همان سوختن با سرعت بالا است.
*مواد منفجره برای انفجار نیازی به اکسیژن محیط ندارند زیرا اکسیژن مورد نیاز خود را درون فرمول شیمیایی خود دارند. این یعنی در فضای بیرون از کره زمین هم منفجر میشوند*

Velocity of detonation یا همان سرعت انفجار: اگر سرعت انفجار (سرعت سوختن) ماده ای زیر 1800 متر بر ثانیه باشد ، به ان ماده سوختنی گویند (مثل باروت و بنزین و….) و موادی که سرعت انها از 1800 تا 9000 متر بر ثانیه باشد مواد منفجره نام میگیرند.
برای مثال زمانی که میگویند سرعت انفجار سی 4 ، 8100 متر بر ثانیه است یعنی اگر نواری از (c4) را به اندازه 8 کیلومتر دراز کنیم و از یک سر آن انفجار شروع شود ، یک ثانیه بعد به سر دیگر نوار که 8 کیلومتر دورتر است میرسد.
در لینک زیر به وضوح سرعت انفجار را متوجه خواهید شد. در این فیلم انفجار فیتیلهء انفجاری که ماده منفجره پینتریت(PETN) انرا تشکیل میدهد را با سرعت 30000fps خواهید دید. به یاد داشته باشید سرعت انفجار پینتریت یا همان فتیله انفجاری 8000 متر بر ثانیه که معادل 10 برابر سرعت گلوله ژ3 است میباشد!
https://www.youtube.com/watch?v=m8CBXHzLssc

برشی از یک فتیله انفجاری. در وسط ان ماده منفجره خمیری پتن را مشاهده میکنید

برشی از یک فتیله انفجاری. در وسط ان ماده منفجره خمیری پتن را مشاهده میکنید

دسته بندی مواد منفجره:

مواد منفجره را میتوان بر اساس معیارهایی مانند رنگ و بو سمی بودن و مایع و جامد بودن و… دسته بندی نمود ولی بیشتر به دو دسته بندی توجه میگردد؛ یکی “حساسیت” و دیگری “سرعت و قدرت انفجار”

بر اساس حساسیت مواد منفجره به سه دسته تقسیم میگردند:

مواد منفجرهء غیر حساس (دیرانفجار): سرآمد این گروه را میتوان ماده منفجره “نیترات آمونیوم” ذکر کرد. غیرحساس بودن آن به گونه ایست که اگر گونی صد کیلویی آن را از طبقه پنجم ساختمانی به پایین بیاندازید؛ هیچ اتفاقی نمیافتد. مثالی معروف در این مورد میگوید:
اگر آمونیوم نیترات را در زیر بالشتان به هنگام خواب وجود داشته احتمال انفجار بالش از این ماده بیشتر است!

از دیگر موارد این گروه میتوان به نیترو استارچ (آرد معمولی نیتراته شده) ، آنفو (همان نیترات امونیوم که برای حساس تر شدن با گازوئیل اغشته میشود) ، ANMAL (همان امونیوم نیترات مخلوط با نیترومتان و پودر آلومینیوم) و….
*سرعت انفجار این گروه تقریبا بین 4000 تا 5500 متر بر ثانیه میباشد*

در لینک های زیر میتوانید مشاهده کنید تنریت (همان نیترات امونیوم که از کودهای شیمیایی میفروشند) را با گلوله بدلیل غیرحساس بودن منفجر میکنند
https://www.youtube.com/watch?v=RVSecWR5YgY
https://www.youtube.com/watch?v=5F1o1BrXP1A

 

مواد منفجره با حساسیت کم و معمولی: این دسته از مواد منفجره نسبت به ضربات معمولی واکنش نشان نمیدهند و یا شعله اتش انها را منفجر نمیکند و مثل شمع اب میشود ولی اکثرا قدرت بالا و پرکاربردترین و معروف ترین مواد منفجره دراین گروه جای دارند. از مواد این دسته را میتوان:

تری نیترو تولوئن (TNT) ، سی فور (c4) ، RDX (ماده پایه تشکیل دهنده مواد خمیری پلاستیکی از جمله سی فور و.. غیره) ، پینتریت (PETN) ، HMX (ماده منفجره قدرتمندی که در مقالات بعدی نحوه ساخت ان را خواهم گفت روش ساخت آن با RDX یکیست منتها با دو تفاوت در نحوه واکنش) آمونیوم پیکرات (مورد استفاده در کلوله توپ ها)، آسترولایت و comp B و غیره…

*سرعت انفجار اکثر این مواد بین 7700 تا 9100 متر بر ثانیه میباشد*

comp B مخلوط از TNT و RDX میباشد که در انواع مین ها و توپ ها بکار میرود.

kovacsz5

.

مواد منفجره حساس: این مواد بشدت به اصطکاک و ضربه و همچنین دما و شعله حساس میباشند و به همین دلیل حساست زیاد ، از انها برای ساخت چاشنی استفاده میگردد. سرعت و قدرت بیشتر انها کم (بجز نیتروگلیسرین که حساس ولی قدرتمند است) میباشد. از موارد این گروه میتوان به:
فلومینات نقره ، فلومینات جیوه، استون پروکساید ، نیتروگلیسرین ، متیل نیترات ، آزید سرب و غیره… . سرعت انفجار *همه این مواد بجز نیتروگلیسیرین در بین 4000 تا 5100 متر بر ثانیه میباشد*

نکته* برای انفجار خرج اصلی (مثلا دو تن نیترات امونیوم) بدلیل غیر حساس بودن آن حتی با مواد منفجره چاشنی ها که سرعتشان 5000 متر بر ثانیه است هم منفجر نمیشوند بایستی آنها را با مواد منفجره قوی مثل پینتریت منفجر کرد. خود پینتریت هم که حساسیت کم دارد را میتوان با چاشنی منفجره کرد. پس بصورت پلکانی یک انفجار صورت میگیرد. مثلا با استون پروکساید(چاشنی)  سی فور (خرج کمکی) را منفجر کرده و با انفجار سی فور چند صد کیلو نیترات امونیوم!

حال به خود مواد میپردازیم.
نکته مهم: *عزیزان دقت داشته باشند که وقتی میگوییم فلان ماده از فلان ماده درست شده دلیل بر این نیست که همه فرمول رو ساده مخلوط کنید و مثلا RDX بسازید. ساخت یک ماده شیمیایی بسیار قلق و لم های خاص در حتی دمای واکنش و غیره دارد که در هیچ یک از سایت های اینترنتی نمیتوان انرا یافت. مثلا در خیلی از سایت ها اموزش ساخت RDX را دادند (همگی از تکاوران تندر کپی کرده اند) ؛ که به کل اشتباه است. برخی دیگر از دانشجوهای شیمی هم فقط فرمول خود ساخت (شیمی محض) را مدنظر دارند ولی انها هم اشتباه میباشد.برای مثال در ساخت RDX در یک زمان خاص بعد از شروع واکنش اگر دما را برای 10 دقیقه رو یک دمای خاص نگه نداریم ؛ ار دی ایکس تشکل نمیشود و اگر بیشتر نگه داریم ؛ کربنیزه میگردد. این یکی از قلق ها بود که از گفتن آن بدلیل مسایل امنیتی معذوریم. انشاالله اگر قسمت بود و آقای تارخ اجازه دادند؛ در مقالات بعدی که روش ساخت را بازگو کردیم خودتان متوجه خواهید شد چقد پیچیده است*

 

تی ان تی (TNT)

2282008tnt-360x360

فرمول شیمیایی: CH3C6H2(NO2)3
سرعت انفجار: 6900 M/S
رنگ: زرد کم رنگ
حالت: جامد و سفت
سمیت: بسیار سمی
اولین بار در سال ۱۸۶۳ توسط یک شیمی‌دان آلمانی بنام جوزف ویلبراند ساخته شده. این ماده به صورت کریستال‌های سوزنی شکل و زرد کمرنگ است . تی‌ان‌تی تا حد زیادی سمی بوده و می‌تواند از راه ‏پوست جذب شده و موجب سوزش و آزردگی پوست ‌شود و لکه‌ای زرد رنگ متمایل به نارنجی از خود باقی ‏می‌گذارد.

*در 80 درجه سانتیگراد شروع به ذوب شدن کرده ودر 465 درجه سانتیگراد منفجر می گردد*

tani_tnt_pri_81_c

ساخت آن بدین گونه است که در ابتدا تولوئن را با مخلوط نیتریک اسید و سولفوریک اسید نیتراته کرده و به مونو نیتروتولوئن تبدیل میکنیم (که خود سمی و منفجره است). مرحله دوم مونونیتروتولوئن را باز نیتراته کرده و به دی نیتروتولوئن تبدیل میکنیم. در مرحله اخر که نیتراته کردن سخت میباشد بایستی از اسید نیتریک غلیظ 100 در صد استفاده کرد و به تری نیتروتولوئن تبدیل نمود.
ساخت TNT بسیار خطرناک است بدلیل انفجار در حین ساخت و بخارات سمی بیشمار و مسمومیت بطوریکه در صنایع نظامی ساخت آن هرزگاهی دستگاه پخت تی ان تی منفجر میشود. در کشور خود ما در پارچین این ماده تولید میگردد.

متیل نیترات

1

فرمول: CH3NO3
سرعت انفجار: 6300 m/s
رنگ: تقریبا قرمز رنگ
حالت: مایع
سمیت: بسیار سمی
حساسیت به ضربه و گرما: بالا
بدلیل اینکه حساسیت و سمیت آن از نیتروگلیسرین کمتر بود و قدرت آن تقریبا برابر بود ، آنرا جایگزین نیتروگلیسرین در ساخت دینامیت کردند. مخلوط کردن این ماده با نیتروسلولز (پنبه که نیترانه شده) باعث بوجود امدن ژل انفجاری میکردد.

ساخت این ماده ساده میباشد. با اضافه کردن قطره چکانی متیل الکل (همان الکل صنعتی یا همان متانول) به ترکیب اسید نیتریک و اسید سولفوریک و ثابت نگه داشتن دمای پایین تشکیل میگردد. (به همین سادگی نیست و لم و قلق خاص دارد پس بفکر ساختش نباشید)

در لینک زیر انفجار 100 میلی لیتر متیل نیترات مشاهده میفرمائید
https://www.youtube.com/watch?v=ZT_PCuGMR68

سی فور (C4)
فرمول: RDX نود درصد، 8% دی اکتیل سبکات،  بعلاوه 2% روغن موتور
سرعت انفجار: 8300 m/s
رنگ: سفید کدر
حالت: خمیری مثل ادامس
سمیت: سمی نیست
حساسیت: حساس نیست

hqdefault

خانواده c ها شامل c1 و c2 و c3 و c4 میباشد که سی فور بدلیل پایداری بیشتر (بدلیل مواد پلاستیک کننده بهتر) ارجح تر میباشد. همه انها از RDX ساخته میشوند. ار دی ایکس چون خودش بصورت کریستال و پودر است قابل استفاده نیست ، لذا با روغن موتور و غیره مخلوط میشود تا مثل ادامس جامد و چسبناک و حالت پذیر باشد.
*پلاستیک یا خمیری کردن پینتریت (PETN) و RDX با پلی بوتن و روغن و… انشاللله در مقاله اینده*

مزایای ویژه سی فور

1- از قدرت تخریبی ویرانگر و قابل ملاحظه ای (در قیاس با TNT) برخوردار می باشند.

2- غیر قابل شناسایی توسط دستگاه های اشعه ایکس (X-RAY) و … می باشند.

3- دارای شكل خمیری و نرم بوده و قابلیت جاسازی بالایی دارند.

4- با توجه به شكل و حالت فیزیكی به راحتی قابل حمل توسط انسان یا در قالب مواد مشابه می باشند.

5- نیاز به تجهیزات خاص و پیچیده ای برای انفجار ندارند و تنها با یك چاشنی منفجر می شوند و در صورت استفاده از بوستر حداکثر بازده انفجاری ممکن را دارند. (این موضوعات در مطالب بعدی تشریح خواهد شد).

RDX (سیکلونیت یا هگزوژن)
نام علمی: سیکلوتری متیلن تری نیترامین
فرمول: C3H6N6O6
سرعت انفجار: 8700 m/s
رنگ: پودر سفید کریستال
سمیت: ندارد
حساسیت: ندارد

hexogen

تاریخچه:
اولین بار برای مصارف دارویی تولید شد. در 1920 آلمانها به خاصیت انفجاری ان پی بردند. اولین روش تهیه مستقیم RDX به وسیله نیترودار شدن هگزامین بود اما بازده پایین، پرهزینه بودن و برای تولید انبوه مناسب نبودن تولید ان را متوقف کرد. در 1925  فرایند تولید RDX را با بازده 68% راه اندازی کردند. بهبودهای بیشتری در تولید RDX تا 1940 صورت نگرفت تا اینکه رس و شیلر از کانادا فرایندی را ارائه کردند که نیاز به هگزامین به عنوان ماده اولیه نبود. در همان زمان بکمن در آلمان فرایندی برای تولید RDX  از هگزامین توسعه داد که بالاترین بازده را داشت و تا به امروز از همان روش در همه جای دنیا استفاده میگردد.
اولین روش تهیه RDX ، افزایش هگزامین (هگزامتیلن تترامین) به  نیتریک اسید 99% در دمای 15درجه و گرم کردن آن بمدت نیم ساعت در دمای 55 درجه است. سپس محلول را درون اب سرد خالی کرده تا بلور RDX تشکیل گردد. خالص سازی RDX به وسیله تبلور مجدد از استون انجام می گیرد.
این روش بسیار هزینه بر و بازده بسیار پایین دارد و بی کیفیت (دلایل انرا در مقاله بعدی مربوط به تولید ار دی ایکس توضیح خواهم داد)
بطور کلی چهار روش ممکن برای تولید ار دی ایکس وجود دارد که بهترین آن روش بکمن (باخمن) دانشمند المانی میباشد.

 

پنتا اریتریتول تترا نیترات (PETN)

فرمول: C5H8N4O12
سرعت انفجار: 8300 M/S
رنگ: کریستال سفید
سمیت: ندارد
حساسیت: ندارد

pentaerythritol_tetranitrate_04

پتن در کنار RDX پرمصرفترین و کاربردی ترین ماده منفجره در جهان بشمار میرود. ساخت آن کم هزینه بوده و بسیار قوی میباشد.
از کابرد این ماده میتوان به انواع فتیله های انفجاری و همچنین مواد منفجره متورق (ورقه ای) نام برد.

برای ساخت این ماده منفجره ورقه ای از نسبت زیر استفاده میشود:

65% پتن+ 8% نیترو سلولز+27% لاتکس مایع

لینک فیلم زیر بخوبی اهمیت و کابرد بیشمار مواد منفجره متورق (FLEX-X) را نشان میدهد
https://www.youtube.com/watch?v=HUJd_jKeStY

maxresdefault

پتن از نیتراسیون پنتا اریتریتول در مخلوط اسید نیتریک و اسید سوفوریک بدست می اید. البته روشی جدید هم وجود دارد که بدون دخالت اسید نیتریک و جایگزین کردن نیترات آمونیوم با آن پتن تولید میشود.
بگونه ای که اسید سولفوریک 98% با نیترات آمونیوم ترکیب شده و پنتااریتریتول به آرامی که حدودا نیم ساعت طول میکشد به محلول اضافه میگردد (با احتساب پایین نگه داشتن دما در بین 10 تا 15 درجه) و باقی ماجرا و خلوص سازی…..

*اسید سولفوریک بدلیل آبگیر بودن در همه واکنش ها حضور دارد و صرفا هیچ دخالتی در واکنش ندارد*
پ.ن: در برخی واکنش ها مانند RDX نمیتوان از سولفوریک اسید بعنوان آبگیر استفاده کرد زیرا با هگزامین واکنش میدهد.
پ.ن2: مواد آبگیر در واکنش نیتراسیون به این دلیل حضور دارند چون در طول واکنش اگر به فرمول واکنش نگاه کنید میبینید که یکی از محصول های نیتراسیون آب میباشد. این آب تولید شده باعث خنثی شدن اسید نیتریک میشود بدین معنی که هرچقدر اسید نیتریک وارد کنیم بیشتر اب تولید شده و بیشتر ختثی میشود و به کل کیفیت محصول پاین امده و واکنش از دست میرود. (برای همین عرض کردم روش اول ساخت RDX که بیشتر در سایتها موجود است بلااستفاده میباشد)

HMX (اوکتوژن)
فرمول:C4H8N8O8
سرعت انفجاری: 9100 m/s
رنگ: کریستال سفید
سمیت:ندارد
حساسیت: کم

این ماده هم خانواده و بگونه ای مشتق RDX میباشد و تفاوت ساخت ان با RDX دردو چیز است و الباقی راه واکنش مشابه RDX است. بدلیل هزینه بالای تولید آن و اینکه ماده rdx وجود دارد با هزینه پایین تر در مصارف انفجاری تولید نمیگردد. و تولید این ماده صرفا برای مکمل سوخت موشکهای بالستیک تولید میشود.
تولید این ماده با همان روش باخمن میباشد. مواد پروسه واکنش شامل: هگزامین ، آنیدرید استیک ، استیک اسید و نیترات آمونیوم میباشد. این مواد در چند نوبت با زمان بندی خاص و دمای مخصوص (در مقاله بعدی به تفصیل خواهم گفت) با هم ترکیب شده و ماده HMX گران قیمت تشکیل میگردد.

در نوشته و مقاله بعدی نحوه دقیق تولید چهار ماده منفجره PYX و پینتریت و RDX و HMX در کارخانه جات نظامی تقدیم دوستان سایت جنگاوران خواهد گردید.

منابع:
https://en.wikipedia.org/wiki/Explosive_material
http://www.globalsecurity.org/military/systems/munitions/explosives-nitrate-petn.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/C-4_(explosive)
nitration, WILLARD deC. CRATER
HERCULES POWDER COMPANY, WILMINGTON, DEL
www.google.com/patents/US8172967
https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_explosive_detonation_velocities
https://en.wikipedia.org/wiki/Pentaerythritol_tetranitrate