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黑火药是9世纪初中国练丹家发明的,是最早的炸药。它一般由10%硫黄、75%硝酸钾和15%木炭的极细粉末均匀混合而成,各成分物质的量比接近1:2:3,常记作“一硫二硝三木炭”。
苦味酸是1771年英国的P·沃尔夫首先合成的,它的化学成分是2,4,6—三硝基苯酚,是一种黄色晶体。
梯恩梯(TNT)简称NG,是1863年德国人J·威尔勃兰德发明的,它的化学成份为2,4,6—三硝基甲苯,是一种威力强而又安全的炸药,即使被子弹击穿一般也不会燃烧和起爆。在第二次世界大战结束前,TNT一直是综合性能最好的炸药,被称为“炸药之王”。
硝化纤维是1845年德国化学家C·F·舍恩拜发明的,他将棉花浸于硝酸和硫酸混合液中,一段时间后洗掉多余的酸液,得到了极易燃烧的硝化纤维,硝化纤维很不稳定。1884年,法国化学家P·维埃利将硝化纤维溶解在乙醚和乙醇里,加入适量安定剂,使之成为胶质,再压成片状,切条干燥硬化后制成了便于运输保存的硝化纤维,而且这种硝化纤维燃烧后没有残渣,不发或只发少量烟雾,成为第一种无烟火药。
硝化甘油是1846年意大利化学家A·索布雷把半份甘油滴入一份硝酸和两份浓硫酸混合液中首次制得的。1859年~1862年,瑞典的A·B·诺贝尔和他的父亲及弟弟用 “温热法”降服了硝化甘油,使之能够比较安全地成批生产。到了1866年,善于思考的诺贝尔发现硝化甘油与硅土的混合物会使硝化甘油更加安全,炸药威力却不减。后来,他用木浆代替了硅土,制成了新的烈性炸药──达纳炸药。1887年,诺贝尔用硝化甘油代替乙醚和乙醇,也制成了无烟火药。他又将硝酸铵加入达纳炸药,代替部分硝化甘油,制成更加安全而廉价的“特种达纳炸药”。
硝铵炸药有主要成分是硝酸铵和柴油的铵油炸药和主要成分是硝酸铵和TNT的铵梯炸药,另外浆状炸药和乳化炸药的氧化剂和爆炸物也均为硝酸铵。
从炸药的发明史可以看出,炸药的主要成分都是含氮化合物,有关这类知识,中学化学中需要掌握的主要有以下几点:
(1)硝酸钾、硝酸铵等硝酸盐属于易爆物,不能带到火车等人群密集的地方;
(2)黑火药爆炸时的反应为S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑,该反应的氧化剂为S 和KNO3,还原剂为C,氧化产物为CO2,还原产物为K2S和N2;1mol 该反应中转移电子12mol。
(3)在苦味酸、TNT、硝化纤维、硝化甘油中含氮官能团均为硝基(—NO2)。
(4) 在苦味酸和TNT中N原子与C原子直接相连,二者属于硝基化合物,制取二者的反应属于硝化反应;而在硝化纤维、硝化甘油中N原子与O原子直接相连,二者属于酯类化合物,硝化纤维为纤维素硝酸酯的别称,硝化甘油为纤维素甘油酯的别称,制取二者的反应属于酯化反应。硝化反应和酯化反应从形式上看均属于取代反应。
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