Главная страница


«химия на военной службе» дню победы посвящается



Скачать 133.32 Kb.
Название«химия на военной службе» дню победы посвящается
Дата23.02.2016
Размер133.32 Kb.
ТипДокументы

«ХИМИЯ

НА ВОЕННОЙ СЛУЖБЕ»

ДНЮ ПОБЕДЫ ПОСВЯЩАЕТСЯ

«Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие» - эти слова М. В. Ломоносова никогда не по­теряют актуальности. В современном обществе, пожалуй, нет такой отрасли производства, которая не была бы так или ина­че связана с этой наукой. Химия необходима и тем, кто по­святил свою жизнь важной профессии, суть которой - защи­щать Родину.

Эти материалы позволят вам узнать, что даёт армии химическая наука.


Химические элементы в военном деле
Перед вами Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Многие элементы образуют вещества, широ­ко используемые в военном деле.
Элемент N1. На энергии термоядерной реакции с участи­ем изотопов водорода - дейтерия и трития, идущей с образо­ванием гелия и выделением нейтронов, основано действие водородной бомбы. Водородная бомба превосходит по своей силе атомную.
Элемент N2. Гелием наполняют дирижабли. Заполненные гелием летательные аппараты, в отличие от заполненных водо­родом, более безопасны.

Гелий необходим и подводникам. Аквалангисты дышат сжиженным воздухом. При работе на глубине 100 м и более азот начинает растворяться в крови. При подъёме с большой глубины он быстро выделяется, что может привести к наруше­ниям в организме. Значит, подъём должен быть очень медлен­ным. При замене азота гелием таких явлений не происходит. Гелиевый воздух использует морской спецназ, для которого главное - быстрота и внезапность.
Элемент N6. Углерод входит в состав органических веществ, которые составляют основу горюче-смазочных, взрывчатых, отравляющих веществ. Уголь входит в состав пороха и используется в противогазах.
Элемент N8. Жидкий кислород используют как окислитель топлива для ракет и реа­ктивных самолётов. При пропитывании жидким кислородом пористых материалов получают мощное взрывчатое вещество - о­ксиликвит.
Элемент N10. Неон - инертный газ, ко­торым заполняют электролампы. Неоновый свет далеко виден даже в тумане, поэтому неоновые лампы применяют на маяках, в сиг­нальных установках различных типов.
Элемент N12. Магний горит ослепительным белым пламенем с выделением большого количества теплоты. Это свойство используют для изготовления зажигательных бомб осветительных ракет. Магний входит в состав сверхлёгких и прочных сплавов, используемых в самолётостроении.
Элемент N13. Алюминий - незаменимый металл для производства лёгких и прочных сплавов, которые используются в самолёто- и ракетостроении.
Элемент N14. Кремний - ценный по­лупроводниковый материал, при повышении температуры электропроводность его усили­вается, что позволяет использовать кремниевые приборы при высокой температуре.
Элемент N15. Фосфор используется для изготовления напалмов и ядовитых фосфоро­рганических веществ.
Элемент N16. С давних времён сера ис­пользуется в военном деле как горючее вещ­ество, она также входит в состав дымного пороха.
Элемент N17. Хлор входит в состав многих отравляющих веществ.
Элемент N22. Титан придаёт сталям твёр­дость, эластичность, высокую коррозионную устойчивость. Эти свойства незаменимы для оборудования морских кораблей и подводных лодок.
Элемент N23. Ванадиевая сталь, упругая, прочная на истирание и разрыв, стойкая к коррозии, используется для строительства небольших быстроходных морских кораблей, гидросамолётов, глиссеров.
Элемент N24. Хром применяется для получения специальных сталей, изготовле­ния орудийных стволов, броневых плит. Ста­ли, содержащие более 10% хрома, почти не ржавеют, из них делают корпуса подводных лодок
Элемент N26. В Античности и в Средние века железо изображали в виде бога войны Марса. Во время войны железо расходуется в огромных количествах в снарядах, бомбах, минах, гранатах и других изделиях.
Элемент N29. Медь - первый металл, использованный человеком. Из него делали наконечники копий. Позже его стали называть пушечным металлом: сплав из 90% меди и 10% олова использовали для отливки орудийных стволов. И сейчас главный потребитель ме­ди - военная промышленность: детали само­лётов и судов, латунные гильзы, пояски для снарядов, электротехнические детали - всё это и многое другое делают из меди.
Элемент N30. Цинк вместе с медью вхо­дит в состав латуней - сплавов, необходимых для военного машиностроения. Из него из­готовляют гильзы артиллерийских снарядов.
Элемент N33. Мышьяк входит в состав боевых отравляющих веществ .
Элемент N35. Бром входит в состав сле­зоточивых отравляющих веществ - лакрима­торов.
Элемент N42. Молибденовые сплавы идут на изготовление сверхострого холодного ору­жия. Добавка 1,5-2% этого металла в сталь делает броневые листы танков неуязвимыми для снарядов, а обшивку кораблей - химиче­ски устойчивой к действию морской воды.
Элемент N53. Иод входит в состав по­ляроидных стёкол, которыми оснащены тан­ки. Такие стёкла позволяют водителю видеть поле битвы, гася ослепляющие блики пла­мени.
Элемент N82. С изобретением огне­стрельного оружия свинец стал расходовать­ся в больших количествах на изготовление пуль для ружей и пистолетов, картечи для артиллерии. Свинец защищает от губитель­ного радиоактивного излучения.
Элементы N88, 92 и др. Соединения радиоактивных элементов радия, урана и их собратьев - сырьё для изготовления ядерно­го оружия.

Боевые отравляющие вещества
Инициатива применения боевых отравляющих веществ (ОВ) в качестве оружия мас­сового уничтожения принадлежит Германии. Впервые ядовитый газ хлор был применён 22 апреля 1915 г. на Западном фронте неда­леко от бельгийского города Ипра против англо-французских войск. Первая газовая атака лишила боеспособности целую диви­зию, оборонявшую данный участок: 15 тыс. человек были выведены из строя, из них 5 тыс. навсегда.

Примерно месяц спустя газовая атака бы­ла повторена на Восточном фронте против русских войск. В ночь на 31 мая 1915 г. в рай­оне польского городка Болимова на участке фронта протяжённостью 12 км при ветре, дувшем в сторону русских позиций, из 12000 баллонов было выпущено 150 т ядови­того газа. Передовые линии атакованного газами участка, представлявшие собой сплош­ной лабиринт окопов и путей сообщения, были завалены трупами и умиравшими людь­ми. Из строя выбыли 9 тыс. человек.

Английский поэт Уилфред Оуэн, погиб­ший в Первую мировую войну, оставил сти­хотворение, написанное под впечатлением газовой атаки:
- Газ! Газ! Скорей! - Неловкие движенья,

Натягивание масок в едкой мгле ...

Один замешкался, давясь и спотыкаясь,

Барахтаясь, как в огненной смоле,

В просветах мyrного зелёноro тумана.

Бессильный, как во сне, вмешаться и помочь,

Я видел только - вот он зашатался,

Рванулся и поник - бороться уж невмочь.
В память о первой газовой атаке отрав­ляющее вещество дихлордиэтилсульфид S(CH2CH2C1)2 было названо ипритом. Хлор содержится и в составе дuфосгена СС1зОС(0)С1. А вот табун (CH3)2NP(0)(OC2H5)CN - жид­кость с сильным фруктовым запахом - про­изводное цианфосфорной кислоты.

Отравляющие вещества, содержащие мы­шьяк, в отличие от других способны про­никать через примитивные противогазы. Вызывая нестерпимое раздражение дыха­тельных путей, выражающееся в чиханье и кашле, они заставляют человека срывать ма­ску и подвергаться воздействию удушающе­го газа.

Особую группу ОВ составляют вещества­ - лакриматоры, вызывающие слезотечение, чиханье. Так, в 1918 г. американским хими­ком Р. Адамсом было предложено вещество адамсит HN(C6H4)2AsC1, содержащее и мы­шьяк, и хлор. Оно раздражает верхние дыха­тельные пути, а также способно возгораться, образуя тончайший ядовитый дым.

Большинство лакриматоров содержат хлор и бром, например хлорацетон и бром ацетон, бромбензил, бромбензилцианид.

Современные боевые ОВ ещё более страш­ны и безжалостны.

Для самозащиты, а также при антитерро­ристических операциях используют менее токсичные вещества.

Защита от отравляющих веществ
В 1785 г. помощник аптекаря (впослед­ствии русский академик) Товий Егорович Ловиц обнаружил, что древесный уголь спо­собен удерживать на своей поверхности (ад­сорбировать) различные жидкие и газообраз­ные вещества. Он указал на возможность ис­пользования этого свойства для практических целей, например для очистки воды. С 1794 г. активированный уголь стали применять для очистки сахара-сырца. Явление адсорбции нашло оригинальное применение в Англии, где с помощью угля очищали воздух, пода­ваемый в здание парламента.

Однако только во время Первой мировой войны это свойство стали использовать в больших масштабах. Поводом для этого по­служило применение отравляющих веществ для массового поражения живой силы вою­ющих армий.

Начавшаяся химическая война готовила человечеству неисчислимые жертвы и страдания. Создать защиту от ОВ позволило ис­пользование одной из разновидностей аморфного углерода - древесного угля.

Выдающийся химик профессор Н. Д. Зе­линский (впоследствии академик) разрабо­тал, испытал и в июле 1915 г. предложил противогаз, действующий на основе явления адсорбции, происходящей на поверхности частиц угля. Прохождение отравленного воз­духа через уголь полностью освобождало его от примесей и предохраняло солдат, защи­щённых противогазом, от боевых отравляю­щих веществ.

Изобретение Н. Д. Зелинского спасло мно­жество человеческих жизней.

По мере разработки новых отравляющих веществ совершенствовался и противогаз. Наряду с активированным углем в современ­ном противогазе используются и более актив­ные адсорбенты.
Взрывчатые вещества
Единого мнения по вопросу об изобрете­нии пороха нет: считается, что огненный порошок пришёл к нам от древних китайцев, арабов, а может, его изобрёл средневековый монах-алхимик Роджер Бэкон. Бот как опи­сывал один из его учеников опыт по получе­нию пушечного пороха:

«Учитель обратил внимание на сильно горящие порошки, в со­став которых входили селитра, уголь и сера. Он очень долго искал нужные соотношения этих веществ, пока не стал получать смеси, горящие быстро, ярко, с громким шипением и треском. Я растирал в большой бронзовой ступке каждый порошок отдельно. Крылом дикого гуся мы смешивали эти порошки. Од­нажды я убирал со стола и смёл всё в бронзо­вую ступку, туда же я метнул медный шар, лежавший на столе. И тут случилось что-то ужасное! Я никогда не слышал такого гром­кого треска и шума. Синий дым вырвался из ступки, в своде потолка образовал ось отвер­стие, в котором застрял медный шар. Так ро­дился новый век - век, окутанный дымом огненного порошка, в грохоте летящих ядер, от которых не может спасти ни щит, ни пан­цирь, ни стены крепости».

На Руси специалистов по изготовлению «пушечного зелья» называли зелейщиками. Наиболее сложно было получить селитру - ­ямчуг. Ямчужных дел мастера собирали в ку­чи растительные и животные отходы, поли­вали их и засыпали землёй. Через некоторое время поверхность кучи покрывалась круп­ными бесцветными кристалликами селитры: это было результатом действия особых ни­трифицирующих бактерий, которые любые органические отходы превращали в нитра­ты - селитру. Перенося часть материала из одной кучи в другую, мастера переносили и бактерии.

Чёрный порох называют дымным. Много лет он окутывал клубами дыма поля битв, делая неразличимыми людей и машины.

Шагом вперёд стало использование в во­енном деле взрывчатых органических ве­ществ: они оказались более мощными и об­разовывали меньше дыма.

Среди органических веществ имеется группа нитросоединений, молекулы которых содержат группу атомов -N02. Эти вещества легко разлагаются, часто со взрывом. Увели­чение числа нитрогрупп в молекуле повы­шает способность вещества взрываться. На основе нитросоединений и получают совре­менные взрывчатые вещества.

Для производства взрывпакетов исполь­зуют тринитрометан СН(N02)з, как компо­нент жидких взрывчатых смесей - тетрани­трометан С(N02)4 для снаряжения детони­рующих шнуров, детонаторов и капсюлей детонаторов - тетранитропентаэритрит (ТЭН) C(CH20N02)4' Это производные пре­дельных углеводородов.

Производное фенола - тринитрофенол, или пикриновая кислота, С6Н2(N02)зОН ­способно взрываться от детонации и под на­званием «мелинит» применяется для напол­нения артиллерийских снарядов.

Производное толуола - тринитротолуол (тротил, тол) С6Н2(N02)зСНз - одно из наи­более важных дробящих взрывчатых веществ. Оно применяется в громадных количествах для изготовления артиллерийских снарядов, мин, подрывных шашек. Мощность других взрывчатых веществ сравнивают с мощностью тротила и выражают в тротиловом эк­виваленте.

Производное многоатомного спирта гли­церина - нитроглицерин СзН5(ОNО2)з ­жидкость, взрывающаяся при поджигании, детонации и обычном встряхивании. Нитро­глицерин способен разлагаться почти мгно­венно с выделением тепла и огромного коли­чества газов: 1 л его даёт до 1 О 000 л газов. для стрельбы он не годится, потому что раз­рывал бы стволы оружия. Он используется для подрывных работ, но не в чистом виде (очень легко взрывается), а в смеси с пористой ин­фузорной землёй или древесными опилками. Такую смесь называют динамитом. Промыш­ленное производство динамита разработал Альфред Нобель. В смеси с нитроклетчаткой нитроглицерин даёт студенистую взрывчатую массу - гремучий студень.

Производное целлюлозы - тринитро­целлюлоза, иначе называемая пироксили­ном, также обладает взрывчатыми свой­ствами и применяется для изготовления бездымного пороха. Способ получения без­дымного пороха (пироколлодия) был раз­работан Д. И. Менделеевым. Во влажном виде пироксилин безопасен. К пироксилину добавляют камфару и обрабатывают смесью спирта с эфиром, в которой пироксилин раз­бухает и образует желатинообразную массу. Её прокатывают в ленты или, продавливая через кольцевые отверстия, придают ей фор­му макарон. Это обеспечивает наибольшую поверхность сжигаемого вещества и увеличи­вает скорость сгорания. При высыхании такая масса используется в качестве бездымного пороха.


Волшебное стекло в армии
Стёкла, используемые в военной технике, должны обладать некоторыми специфически­ми свойствами.

В армии нужна точная оптика. Добавление к исходным веществам соединений галлия позволяет получать стёкла с высоким коэф­фициентом преломления световых лучей. Та­кие стёкла применяют в системах наведения

ракетных комплексов и навигационных при­борах. Стекло, покрытое слоем металлическо­го галлия, отражает практически весь свет, до 90%, что даёт возможность изготовлять зерка­ла с большой точностью отражения. Подоб­ные зеркала используют в навигационных приборах и системах наведения орудий при стрельбе по невидимым целям, в системах маяков, перископических системах подвод­ных лодок Эти зеркала выдерживают очень высокую температуру, поэтому их используют в ракетной технике. для усиления оптических свойств в сырьё для производства стекла до­бавляют также соединения германия.

Широкое применение находит инфракрас­ная оптика: стёкла, хорошо пропускающие тепловые лучи, используют в приборах ночно­го видения. Такие свойства стеклу придаёт оксид галлия. Приборы применяют разведы­вательные группы, пограничные дозоры.

Ещё в 1908 г. был разработан метод по­лучения тонких стеклянных волокон, но лишь недавно учёные предложили делать двухслой­ные стекловолокна - световоды, которые используют в армейской системе связи. Так, кабель толщиной 7 мм, составленный из 300 отдельных волокон, обеспечивает одно­временно 2 млн. телефонных переговоров.

Введение в стекло оксидов металлов в раз­ных степенях окисления придаёт стеклу электропроводность. Подобные полупровод­никовые стёкла используют для телевизион­ной аппаратуры космических ракет.

Стекло - материал аморфный, но сейчас получают и кристаллические стекломатериа­лы - ситаллы. Некоторые из них имеют твёр­дость, сравнимую с твёрдостью стали, и ко­эффициент теплового расширения почти такой, как у кварцевого стекла, выдерживаю­щего резкие перепады температур. Ситаллы используют в ракетной технике.

Использование полимеров

в военно-промышленном комплексе
хх в. называют веком полимерных материалов. Полимеры широко применяются в военной промышленности. Пластмассы заменили древесину, медь, никель и бронзу, другие цветные металлы в конструкции само­лётов и автомашин. Так, в боевом самолёте в среднем 100 000 деталей, изготовляемых из пластмасс.
Полимеры необходимы для изготовления отдельных элементов стрелкового оружия (ру­коятки, магазины, приклады), корпусов неко­торых мин (обычно противопехотных) и взрывателей (для затруднения обнаружения их миноискателем), изоляции электропроводки.
Также из полимеров производят антикор­розионные и гидроизоляционные покрытия стаканов шахт ракетных комплексов и колпа­ки контейнеров подвижных боевых ракетных комплексов. Корпуса многих электроприбо­ров, приборов радиационной, химической и биологической защиты, элементы управления приборами и системами (тумблеры, пере­ключатели, кнопки) сделаны из полимеров.

Для современной техники нужны мате­риалы, обладающие химической стойкостью при повышенной температуре. Такими свой­ствами обладают волокна из фторсодержа­щих полимеров - фторопластов, которые устойчивы при температуре от -269 до +260°С.Фторопласты используют для изго­товления аккумуляторных ёмкостей: наряду с химической стойкостью они обладают проч­ностью, что важно в полевых условиях. Вы­сокая термостойкость и химическая устойчи­вость позволяют использовать фторопласты как электроизоляционный материал, приме­няемый в экстремальных условиях: В ракет­ной технике, полевых радиостанциях, подвод ном оборудовании, подземных ракетных шахтах.
С развитием современных видов вооруже­ния стали востребованы вещества, способные выдерживать высокую температуру в течение сотен часов. Конструкционные материалы, произведённые на основе термостойких во­локон, применяют в самолёто- и вертолёто­строении.
Полимеры используют и как взрывчатые вещества (например, пироксилин). Совре­менные пластиды также имеют полимерное строение.
Вы убедились, что химические знания необходи­мы для укрепления обороноспособности на­шей Родины, а мощь нашей державы - на­дёжный оплот мира.