Реферат: Гремучая ртуть, азид свинца: свойства, получение, область применения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО КНИТУ)

Реферат

на тему

«Гремучая ртуть, азид свинца: свойства, получение, область применения»

по дисциплине

«Переработка энергонасыщенных материалов в изделия»

Гарифуллин Р.И.,

Группа 1191-51

Казань, 2022 г.

Оглавление

гремучий ртуть взрывчатый свинец

1. Гремучая ртуть

1.1 Историческая справка

1.2 Свойства

1.3 Получение

1.4 Область применения

2. Азид свинца

1.1 Историческая справка

1.2 Свойства

1.3 Получение

1.4 Область применения

Введение

Инициирующие взрывчатые вещества - индивидуальные вещества или смеси, легко взрывающиеся под действием простого начального импульса (удар, трение, луч огня) с выделением энергии, достаточной для воспламенения или детонации бризантных взрывчатых веществ. Характерная особенность инициирующих взрывчатых веществ - легкий переход горения во взрыв в тех условиях, в которых такой переход для вторичных взрывчатых веществ не происходит.

Инициирующие взрывчатые вещества применяют в военном деле, горнодобывающей промышленности в виде зарядов в специальной конструкции - так называемые капсюли-детонаторы и капсюли-воспламенители.

В данной работе мы рассмотрим два основополагающих инициирующих взрывчатых вещества, это гремучая ртуть и азид свинца.

Цель работы: 1) Изучить гремучую ртуть и азид свинца, как представителей инициирующих взрывчатых веществ.

2) Определить их различия.

Задачи: 1) Рассмотреть в отдельности данные ВВ.

2) Показать особенности, которые привели их на пик массового использование.

1. Гремучая ртуть

Гремучая ртуть [Hg(ONC)₂] - ртутная соль гремучей кислоты. Открыта английским химиком Говардом (Е. Howard) в 1799 г. Желтовато-белые кристаллы с плотностью 4,3 г/см³. В воде почти нерастворима, хорошо растворяется в крепкой азотной кислоте, аммиаке, пиридине, спирте, растворе цианистого калия. Легко взрывается от удара, трения, при нагревании и от действия некоторых концентрированных кислот. Чувствительность к детонации резко снижается при увлажнении, поэтому гремучую ртуть хранят только под водой. Применяют как инициирующее взрывчатое вещество. Для этого гремучую ртуть заряжают в капсюли-детонаторы, капсюли-воспламенители и детонирующие шнуры.

Рисунок 1. Формула гремучей ртути

1.1 Историческая справка

Алхимики знали уже в XVII веке, что смесь «spiritusvini» (этанола) и ртути в «aquafortis» (азотной кислоте) взрывается при варке, однако недостаточно точно определяли состав продукта и не знали, как можно использовать его свойства. В 1800 году британский химик Эдвард Говард сообщил о результатах эксперимента, в ходе которого он, обрабатывая металлическую ртуть азотной кислотой и спиртом, получил соленый на вкус белый кристаллический порошок, который взрывался при ударе молотком, контакте с пламенем, резком нагреве и взаимодействии с концентрированной серной кислотой. Вероятно, взрывы нового соединения ртути показались Говарду быстрыми, как молния, и громоподобными, так что химик дал ему название «mercuryfulminate», которое в русском языке прижилось как «гремучая ртуть». Хотя английское слово «fulminating» можно также перевести как «мечущий громы и молнии» или «молниеносный». В своей статье Говард писал: «Я попытался изучить свойства гремучей ртути. Для начала я положил один гран этого вещества на охлажденную наковальню и ударил его молотком, гремучая ртуть взорвалась, но взрыв был несильный; когда я использовал для такого же эксперимента три или четыре грана вещества, взрыв сопровождался громким шумом, а на поверхности и молотка, и наковальни появились вмятины».

Гран - это старая единица измерения очень небольшой массы, один гран соответствует примерно 62 миллиграммам. В работе с реагентами Говард был осторожным химиком, советовал применять в экспериментах от половины до одного грана гремучей ртути, особенно если порошок хорошо высушен: сухая гремучая ртуть более чувствительна к ударам и увеличению температуры, чем ее влажные кристаллы. К сожалению, на другие аспекты техники безопасности Говард обращал меньше внимания, из-за чего, экспериментируя с производством сахара, и получил ставший причиной его преждевременной смерти тепловой удар.

Еще при жизни Говарда, в 1807 году, Александер Джон Форсайт, шотландский священник и заядлый охотник, помимо прочего увлекавшийся химией, получил патент на использование гремучей ртути в качестве заряда, инициирующего поджигание пороха. Так появился ружейный замок принципиально новой конструкции, получивший название «флаконный». Чтобы произвести выстрел с помощью нового замка, нужно, чтобы на его полку высыпалась гремучая ртуть, которая воспламенялась при ударе бойка по специальному молоточку и поджигала порох. [1]

1.2 Свойства гремучей ртути

1. Физические свойства

Белый или серый кристаллический порошок. Кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа Cmce, параметры ячейки a = 0,53549 (2) нм, b = 1,04585 (5) нм, c = 0,75579 (4) нм, Z = 4.

Мало растворим в воде (0,01% по массе при 15°C), лучше растворим в этаноле, пиридине, моноэтаноламине, водных растворах цианидов и аммиака. Имеет сладкий металлический вкус, ядовит. Насыпная плотность 1,22-1,25 г./смі. Гравиметрическая плотность 4,39 г./смі.

2. Химические свойства.

Это очень взрывоопасный состав, очень чувствительный к ударам, ударам или трению. Он может легко взорваться от искр и пламени. При разложении образует газы ртути (Hg), окиси углерода (CO) и азота (N₂).

С серной кислотой (H₂ЮЗ₄) концентрированная, также происходит сильная детонация. Его частично растворяет соляная кислота и образуется хлорид ртути.

Согласно исследованию, проведенному в 1981 году, если его подвергнуть контролируемому и очень медленному нагреву в инертной атмосфере аргона, при достижении 120° C происходит невзрывоопасное разложение, и образуются твердый оксид ртути и газообразные ртуть и кислород.

Это соединение, которое из-за своей опасности изучалось несколько раз, и такие возможности исследования были сильно разнесены друг от друга во времени. Работы нужно проводить в темноте, чтобы избежать взрывов. Ваши образцы должны храниться под водой и без света. [2]

3. Взрывчатые свойства.

Теплота разложения 1,8 МДж/кг. Температура вспышки - 180°C. Нижний предел чувствительности при падении груза 700 г. - 5,5 см, верхний - 8,5 см. Гравиметрическая плотность 4,39 г./смі. Легко взрывается при ударе, действии пламени, раскалённого тела и т.п. При осторожном нагревании гремучая ртуть медленно разлагается. При 130-150°C самовоспламеняется со взрывом. Влажная гремучая ртуть гораздо менее взрывоопасна. Влажность гремучей ртути, запрессованной в капсюль-детонатор, должна быть не более 0,03%. Гремучая ртуть хорошо растворима в водных растворах аммиака или цианистого калия. Концентрированная серная кислота вызывает взрыв одной каплей. Температура взрыва гремучей ртути равна 4810°C, объём газов - 315 л/кг, скорость детонации - 5400 м/сек. [3]

1.3 Получение

Технологический процесс получения гремучей ртути состоит из следующих операций:

1) подготовки азотной кислоты;

2) получения раствора азотнокислой ртути в азотной кислоте;

3) получения сырой гремучей ртути;

4) промывки и очистки гремучей ртути;

5) сушки гремучей ртути;

6) сортировки гремучей ртути.

Рисунок 2. Баллон для смешивания кислот

В некоторых случаях добавляют еще одну операцию по флегматизации и грануляции пыли и шишек с последующей сушкой и сортировкой.

Поступающая на завод азотная кислота обычно имеет несколько большую концентрацию, чем это требуется для производства. Для получения кислоты с содержанием 61,5% моногидрата, ее смешивают с рассчитанным количеством воды. Расчет производят по формуле:

W = (n*A)/N-A

где n - количество добавляемой воды в кг

N - требуемая концентрация;

n - концентрация взятой кислоты;

А - количество взятой кислоты в кг.

Подготовкаазотнойкислоты. Подлежащую смешению азотную кислоту заливают в керамиковые баллоны (рисунок 1) емкостью около 300 л с тремя отверстиями сверху - для заливки кислоты, для подачи воздуха при перемешивании и для выхода газов при продувке, В низу баллона имеется кран для спуска готовой кислоты. Перемешивают вдуванием воздуха при помощи компрессора в течение 10-15 мин., после чего берут пробу на анализ. По небрежности рассчитывающего кислота может оказаться не соответствующей требуемой концентрации. В таком случае ее исправляют. Если кислота крепче, то рассчитывают вновь по приведенной выше формуле; если же концентрация кислоты меньше, то прибавляют более концентрированную кислоту, рассчитывая по формуле:

X = (N-n1)*A/(n-N)

где X - количество добавляемой крепкой кислоты в кг;

N - требуемая концентрация;

n - концентрация крепкой кислоты;

n1 - концентрация исправляемой кислоты;

А - количество исправляемой кислоты.

После вторичного перемешивания вновь производят анализ кислоты. Только по получении удовлетворительных результатов кислоту отправляют непосредственно на растворение металлической ртути или сливают в запасные керамиковые баллоны.

Установка для смешения должна быть помещена в отдельном здании или в отдельном, имеющем самостоятельный ход наружу, помещении мастерской приготовления гремучей ртути, или же, в крайнем случае, на воздухе под навесом.

Если установка расположена в помещении, то последнее должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

В целях предупреждения разбрызгивания при сливе азотной кислоты в баллон-смеситель вручную следует выливать азотную кислоту из бутылей медленно и через керамиковую с широкими краями воронку. В горловину бутыли полезно вставлять изогнутую кверху алюминиевую трубку для ввода воздуха внутрь бутыли.

Работа с ртутью требует некоторых мер предосторожности, так как ее пары ядовиты. В воздухе помещения при наличии открытой поверхности металлической ртути содержится определенное количество паров ртути (табл. 1) в зависимости от температуры.

Таблица 1. Свойства паров ртути от температуры

Безусловно опасными для здоровья являются количества около 0,1 мг на 1 куб.метр воздуха, т.е. примерно той концентрации, которая создается за счет испарения ртути уже при обыкновенной температуре. При этом вначале появляется легкая головная боль, со временем усиливающаяся и локализующаяся в висках, появляется нервность, переходящая в тяжелое самочувствие, сопровождающееся тяжестью в голове и плохой способностью соображать. Почти исчезает обонятельная способность. Дальнейшее развитие отравления ведет к воспалению слизистой оболочки рта, быстрому разрушению зубов, ухудшению работы желудка, появлению боли в суставах и поражению нервной системы.

Поэтому в качестве мероприятий по технике безопасности рекомендуется хранить металлическую ртуть всегда в закрытых сосудах, при операциях с нею стремиться как можно меньшее время держать открытой поверхность ртути и не прикасаться к ней голыми руками, работать в тонких резиновых перчатках и защищать дыхательные органы ватной повязкой. Периодически (особенно летом) следует производить анализ воздуха мастерской.

По мере необходимости металлическую ртуть развешивают или отмеривают автоматическими мерниками, по 410 г. в картонные, лакированные внутри, коробки.

Очищенную спиртом красную медь навешивают по 5 г на робервалевских весах в картонные коробочки.

Азотную кислоту чаще всего навешивают по 3600 г. на робервалевских весах в специальные кувшины. Эта операция должна производиться при действии вентиляционной системы.

3Hg + 8HNО₃ -> 3Hg(NО₃)₂+4H₂О+2NO + 28,9 Кал

Процесс длится около 2 час., после чего азотнокислый раствор ртути охлаждают до 35° тоже в течение 2 час. Последующие операции занимают меньшее время, поэтому обычно загружают поочередно две серии журавлей, так что в одной серии происходит растворение, а в другой - в то же время охлаждение раствора. Количество одновременно загружаемых колб определяется производственным заданием.

При этой операции надлежит обращать особое внимание на точность отвешивания и отмеривания исходных продуктов, потому что малейшая неточность сказывается на выходе готового продукта и его качества. Например, увеличение навески соляной кислоты влечет за собой увеличение загрязненности гремучей ртути примесями. Установлено, что при двойном количестве соляной кислоты в готовом продукте находится 1,4% хлористой ртути, а выход уменьшается на 1,5-2%. При применении шестикратного и десятикратного количеств соляной кислоты содержание хлористой ртути увеличивается соответственно до 5,2% и 7,6%.