Военное дело и неорганические вещества

Дата создания: 2014/03/24

Автор: Черкасова Анна

Год от года всё убыстряющимися темпами развивается военное дело. Своим прогрессом оно обязано многим отраслям знаний. Огромное значение в этом процессе играет химия. Успехи химии позволили совершить поистине революционные преобразования в боевой технике и способах вооруженной борьбы. Без участия химии, использования её достижений нельзя себе представить создание химического оружия, отравляющих веществ, развитие производства взрывчатых веществ.

Неорганические вещества в военном деле

Кислород – сильный окислитель. Все процессы горения (горение пороха при проведении выстрела из всех видов стрелкового оружия, разнообразных орудий, ракетно-артиллерийских систем), взрывы мин, снарядов, фугасов, гранат происходят при прямом и непосредственном участии кислорода.

Любое пористое горючее вещество, например опилки, будучи пропитанными голубоватой холодной жидкостью - жидким кислородом, становится взрывчатым веществом. Такие вещества называются оксиликвитами и в случае необходимости могут заменить динамит.

При запуске и полете ракет, самолетов и вертолетов, при движении автомобилей, разнообразных боевых машин (танков, самоходных установок, боевых машин пехоты), движении кораблей необходимая для этого энергия появляется за счет процессов окисления разнообразных видов топлива. Чистый жидкий кислород применяют как окислитель в реактивных двигателях, как окислитель ракетных топлив. Поэтому баки с жидким кислородом – неотъемлемая принадлежность большинства жидкостных ракетных двигателей.

Нельзя забывать и о том, что кислород необходим для обеспечения дыхания и жизнедеятельности человека, поэтому так много внимания уделяется пополнению запасов кислорода в замкнутом объеме, например, на подводных лодках, на пунктах боевого дежурства ракетчиков и т.д. В состав системы регенерации воздуха подводного корабля входят кислородные баллоны и электролитические генераторы. Под действием постоянного тока в генераторах дистиллированная вода разлагается на кислород и водород. Одна такая установка, по данным зарубежной печати, способна производить до 70 кубических метров кислорода в сутки. В качестве аварийного средства пополнения запасов кислорода не только на подводных лодках, но и на космических кораблях используются так называемые хлоратные свечи – цилиндрической формы шашки, отлитые или спрессованные из смеси хлората натрия, железного порошка, пероксида бария и стеклянной ваты. При сгорании свечей хлорат натрия разлагается на хлорид натрия и кислород. Одна такая свеча дает до трех кубических метров кислорода.

Велико значение серы для военного дела. Еще древние китайцы изобрели черный или дымный порох. В 682 году философ-химик Сунь Сы-Мяо описал его состав и рецепт приготовления. Позднее, в XII веке, в Китае появилось и первое огнестрельное оружие – бамбуковая трубка, заряженная порохом и пулей. Затем рецепты изготовления пороха попали через Индию и арабские государства в Европу. Так в арабских книгах XIII-XIV веков даны описания многих способов грубой и тонкой очистки природной селитры при действии на нее зольного щелока с последующей перекристаллизацией образовавшегося продукта. В тех же источниках содержатся рецепты зажигательных смесей и пиротехнических составов для так называемых «китайских стрел» или «китайских огненных копий». Черный порох состоит из 75% селитры, 15% угля и 10% серы.

Первым ставшим известным в России рецептом изготовления черного пороха стал рецепт, описанный Максимом Греком в 1250 году в «Книге огня»: «Возьми один фунт живой серы, 2 фунта липового или ивого угля, 6 фунтов селитры. Очень мелко разотри эти три вещества на мраморной доске и смешай». Еще в книгах по арабскому военному искусству XIV века описаны способы использования такого пороха для стрельбы: вначале в дуло орудия засыпался "пороховой заряд", а поверх него – слой «орехов» (вероятно, свинцовых шариков). При воспламенении пороха образующиеся газы (молекулярный азот, углекислый газ, угарный газ, кислород в смеси с дымом, содержащим сульфат и карбонат калия) с силой выбрасывали «орехи» из ствола пушки. Изобретение пороха и применение его в военных целях, способствовало дальнейшему совершенствованию вооружения (привело к появлению пушек и ружей).

В 1839 году американец Чарльз Гудьир разработал способ вулканизации каучука, то есть способ превращения каучука в резину. Под действием серы при умеренном нагревании каучук приобретал большую твердость, прочность, становился менее чувствительным к переменам температуры. С тех пор началось победное шествие резинотехнических изделий по земному шару. В настоящее время уже невозможно представить не только развитие современного автомобилестроения, но авиации и даже космонавтики. Поскольку огромную роль в обеспечении живучести любого из названных (и не названных) видов техники играют именно разнообразные уплотнительные детали (прокладки, втулки, шланги и т.д.), сделанные из резины. Так, например, в такой небольшой машине, как легковой автомобиль типа "ФИАТ-124", число резиновых технических деталей составляет около 460 штук (288 наименований), а в современном военно-транспортном самолете число таких деталей превышает 100.000 штук. Для того, чтобы изготовить автомобиль нужно израсходовать около 14 кг серы.

Водо- и газонепроницаемость резины используются при создании современных средств защиты органов дыхания (противогаза) и кожных покровов (общевойсковой защитный комплект). Поэтому сера расходуется и на изготовление этих средств индивидуальной защиты. А, вместе с тем, сера как элемент, входит и в состав отравляющих веществ: иприта, кислородного иприта.

В качестве окислителя жидкого ракетного топлива на основе авиационных бензинов и керосинов применяется как сама концентрированная азотная кислота, так 20%-ный раствор диоксида азота (IV) в концентрированной азотной кислоте. Оксид азота (IV) вводится с целью снижения корродирующих свойств азотной кислоты, повышения стабильности окислителя и усиления его окислительных свойств. Интересно, что другой из оксидов азота – оксид азота (I) , так называемый "веселящий газ" или закись азота, используется в военной медицине как анестезирующее вещество при проведении операций под общим наркозом.

Очень важным является применение натриевой селитры (нитрата натрия) для производства желатин-динамита как одного из наиболее часто используемого взрывчатого вещества. Его состав: 62.5% нитроглицерина, 2,5% коллоксилина. 25% натриевой селитры. 8% древесной муки. Динамиты имеют большую энергию взрыва и относятся к числу самых мощных взрывчатых веществ.

Фосфор, как простое вещество, применяется в качестве одного из дымообразующих веществ, предназначенных для маскировки, и как зажигательное вещество.

Использование белого фосфора в качестве дымообразующего вещества в настоящее время является очень эффективным, так как маскирующие свойства его дыма в 3-4 раза выше, чем дымов других веществ. Горящий белый фосфор наносит тяжелые болезненные и трудноизлечимые ожоги. Применяется он или в обычном виде (твердое воскообразное вещество желтоватого цвета) или в пластифицированном виде (смесь белого фосфора с вязким раствором синтетического каучука, спрессованная в гранулы). Горящий белый фосфор, а температура его горения достигает 1200С, вызывает тяжелые болезненные и трудноизлечимые ожоги. При горении белый фосфор плавится, растекается. Любая попытка стряхнуть его заканчивается тем, что белый фосфор "размазывается" по еще большей площади, продолжая гореть. Тушить фосфор надо путем прекращения доступа к нему кислорода, прикрывая горящее место плотной тканью или засыпая песком. Пораженные участки тела необходимо промыть водой и наложить влажную повязку, смоченную 5%-ным раствором сульфата меди (II). При разрыве снаряда разрывного действия происходит вспышка длительностью 3-5 секунд, при этом фосфор разбрасывается вокруг и горит на грунте в течение 10-12 минут, при этом возникает столб густого белого дыма. Пластифицированный белый фосфор применяется для снаряжения не только снарядов, но и авиационных бомб, а также мин. Пластифицированный белый фосфор в отличие от обычного белого фосфора обладает способностью прилипать к вертикальным поверхностям и прожигать их. Белый фосфор часто применяется в качестве воспламенителя напалма и пирогеля в различных зажигательных боеприпасах.

Углекислый газ выделяется при приведении в боевое состояние углекислотных огнетушителей за счет протекания реакции взаимодействия гидрокарбоната натрия с серной кислотой. Сжиженным оксидом углерода (IV) снаряжаются системы пожаротушения реактивных двигателей, установленных на современных военных самолетах. Из солей угольной кислоты в военном деле широко применяется кальцинированная сода, пищевая сода и карбонат аммония. Раствор карбоната натрия применяется в качестве дегазатора дифосгена. 1-2%-ный раствор карбоната натрия используется для дегазации обмундирования кипячением; 1-2%-ный раствор пищевой соды – для промывания глаз, полостей рта и носа при поражении отравляющими веществами, карбонат аммония – в специальных машинах для получения аммиака с целью введения его в паровоздушно-аммиачную смесь при дегазации обмундирования.

Кремний один из основных полупроводниковых материалов в современной военной электронике. Приборы на его основе могут работать при температурах 200 градусов по Цельсию. Его используют для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, солнечных батарей, фотоприемников, детекторов частиц в приборах радиационного контроля и радиационной разведки. Силикагель – белый, непрозрачный, чрезвычайно пористый продукт – используется в качестве адсорбента паров и газов. Силикагелем, обезвоженным гелем кремниевой кислоты, наполняют специальные тряпичные или мешочки, которые используют для обеспечения нормальных условий приборов и техники, находящейся на складах "НЗ", Жидкое стекло (раствор силиката натрия) является хорошей огнезащитной пропиткой для тканей, дерева и бумаги.

Углерод как элемент входит в состав разнообразных видов горюче-смазочных материалов, взрывчатых веществ, зажигательных веществ, отравляющих веществ, лекарственных препаратов, современных полимерных материалов и т.д. Графит (аллотропная модификация углерода) является незаменимым материалом в разнообразных электрохимических производствах, он служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин (в виде смеси с алюминием, магнием и свинцом под названием "граффалой"). Его используют в атомной технике (например, на атомных подводных лодках) в виде блоков, втулок, колец в реакторах, как замедлитель тепловых нейтронов и конструкционный материал в ракетной технике – для изготовления сопел ракетных двигателей, деталей внешней и внутренней теплозащиты, так как углерод в виде графита обладает чрезвычайной жаростойкостью и химической инертностью.

Древесный уголь в смеси с серой и селитрой используется в качестве черного пороха. Сажа как мелкокристаллическая модификация углерода входит в состав резины, идущей на производство разнообразных резинотехнических изделий, используемых в различных видах военной техники: автомобильной, бронетанковой, авиационной, артиллерийской, ракетной и т.д. Одним из самых интересных применений углерода в виде древесного угля является его использование в качестве адсорбента газов, отравляющих веществ в фильтрующих противогазах. Из соединений углерода для военного дела имеет оксид углерода (II) , так как на его основе синтезируют отравляющее вещество удушающего действия фосген (дихлорангидрид угольной кислоты). Дихлорангидрид угольной кислоты впервые был получен в 1811 году Дж. Деви (Англия), который и дал новому соединению название «фосген». С мая 1915 года фосген начал применяться Германией в смеси с хлором. В дальнейшем всеми воюющими странами применялся чистый фосген, которым снаряжались в основном артиллерийские химические снаряды. Всего в первую мировую войну было произведено 40 тысяч т фосгена. В 1935 году фосген применялся итальянской армией при нападении ее на Эфиопию, японская армия применяла его во время войны с Китаем (1937 - 1945 гг.). В годы второй мировой войны на вооружении иностранных армий состояли боеприпасы, снаряженные фосгеном, предназначенные для уничтожения живой силы ингаляционным путем. В настоящее время фосген как отравляющее вещество снят с вооружения, однако имеющиеся производственные мощности только в США превышают 0,5 млн. т в год, так как фосген применяется в производстве пестицидов, пластмасс, красителей, безводных хлоридов металлов.

Фосген действует на клеточные мембраны капилляров и альвеол. При отравлениях фосгеном происходит местное повышение проницаемости легочных капилляров и альвеол, в результате альвеолы заполняются плазмой крови и нормальный газообмен в легких нарушается. При отравлениях тяжелой степени более 30% плазмы крови переходит в легкие, которые разбухают, увеличиваются в массе с 500 - 600 г в нормальных условиях до 2,5 кг. Диффузия кислорода из легких в кровеносные капилляры затрудняется, кровь обедняется кислородом при одновременном увеличении содержания углекислого газа. Недостаток кислорода, потеря плазмы, повышенное содержание белковых молекул повышают вязкость крови почти вдвое. Эти потери затрудняют кровообращение и ведут к опасной перегрузке сердечной мышцы и падению кровяного давления. Токсический отек легких является причиной гибели организма из-за прекращения окислительно-восстановительных процессов. Фосген страшен тем, что антидотов против этого ОB нет.

Признаки токсического отека легких проявляются после периода скрытого действия, продолжающегося в среднем 4-6 часов. В течение всего периода скрытого действия пораженные не ощущают никаких признаков отравления. Коварство фосгена состоит еще в том, что первоначально чувствуется его запах (прелого сена или гнилых яблок), а затем он притупляет обонятельный нерв. К концу периода скрытого действия возникают першение и жжение в носоглотке, позывы к кашлю. В последующем кашель усиливается, наступает одышка. Губы, нос, уши, конечности синеют, пульс становится реже. Развивающийся отек легких ведет к сильному удушью, мучительному давлению в грудной клетке. Возрастает частота дыхания в 2-4 раза по сравнению со спокойным состоянием, пульс учащается до 100 ударов в минуту. Пораженные беспокойны, мечутся, хватают ртом воздух, но всякие движения еще более ухудшают состояние. Отек легких и угнетение дыхательного центра вызывают смертельный исход. В случае пребывания людей в атмосфере фосгена с концентрацией свыше 5 мг/л смерть может наступить через 2-3 секунды. Фосген обладает кумулятивным действием, то есть он способен накапливаться в организме, что может привести к смертельному исходу. Защитой от фосгена является противогаз.