Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
Astrolite i bezwodna hydrazyna PDF Drukuj Email

Astrolite (azotan hydrazyny) to dwuskładnikowy, płynny, kruszący materiał wybuchowy. Powstał jako produkt uboczny badań nad paliwem rakietowym w latach 60. Jego podstawowym składnikiem jest hydrazyna, bardzo niebezpieczna substancją. Astrolite doczekał się wielu wersji. Dwie najbardziej znane G i A-1-5 są ze swych wysokich prędkości detonacji i siły wybuchu.

Właściwości:

  • bezbarwny płyn
  • toksyczny, żrący, trujący
  • mało wrażliwy na uderzenia i elektrostatykę
  • łatwopalny
  • prędkości detonacji powyżej 8000m/s
  • siła detonacji więsza od trotylu
  • gęstość około 1.4g/cm3

Otrzymywanie

Odczynniki:

  • bezwodna hydrazyna (N2H4)
  • azotan amonu (NH4NO3)
  • pył aluminiowy (Al)

Sprzęt:

  • maska, rękawiczki i google ochronne
  • mieszadełko
  • szklane pojemniki (żadne tam kolby, najlepiej zwykłe, duże słoiki)

Produkcja Astrolite G

Jest to raczej mało skomplikowana procedura. Należy dwie części azotanu amonu zmieszać z jedną częścią bezwodnej hydrazyny. Reakcja nie zachodzi gwałtownie, jednak należy ją przeprowadzić na świeżym powietrzu ze względu na wydzielający się amoniak. Proporcje 2:1 nie są idealne teoretycznie, praktycznie posiadają uzasadnienie ich stosowania.

W teorii proporcje wynikają z równań reakcji

NH4NO3 + N2H4 --> N2H4·HNO3 + NH3

NH4NO3, MW= 80.04 g/mol
N2H4, MW= 32.04 g/mol
20g NH4NO3 x (1mol NH4NO3 / 80.04g NH4NO3)
x (1mol N2H4/ 1mol NH4NO3)
x (32.04g N2H4/ 1mol N2H4) = 8.00g bezwodna hydrazyna (100%)

Teoretyczne proporcje wynoszą zatem 2,5:1 a nie 2:1. Były by jednak zbyt pięknie gdyby taka reakcja faktycznie miała miejsce, bez żadnych produktów ubocznych. Hydrazyna z azotanem tworzy mono (N2H4·HNO3) i dwu (N2H4·2HNO3) azotan hydrazyny. Do tego dochodzi fakt że hydrazyna jest bardzo higroskopijna (pobiera wode z powietrza), podczas mieszania pojawiają się pęcherzyki oraz wydziela się amoniak. Technicznie zatem nie mamy czystej, bezwodnej hydrazyny gdyż razem z nią współistnieją wodziany hydrazyny (N2H4·H2O) oraz hydroksy hydrazyna (dwuwodzian N2H4·2H2O). Dlatego proporcje uwzględniają mały nadmiar hydrazyny.


Produkcja Astrolite A-1-5

Jest to najsilniejszy nienuklearny ładunek wybuchowy. Jest dwa razy potężniejszy od TNT, ale jego produkcja jest niewiele trudniejsza niż wersji G. Do pięciu części azotanu dodajemy jedną część pyłu aluminiowego. Następnie mieszamy w takich samych proporcjach z hydrazyną jak w przypadku wersji G.

Uwaga

  • wszystkie Astrolity przygotowuje się bezpośrednio na poligonie, na otwartym powietrzu
  • detonacje najlepiej przeprowadzać po około 20 minut od momentu wymieszania składników (najlepsze efekty)
  • wymagany detonator o mocy spłonki no.8

Teraz trochę o tym co faktycznie powstaje i co nazywamy azotanem hydrazyny

Monoazotan hydrazyny:

  • formuła: N2H4·HNO3
  • gęstość: 1.64 g/cm3
  • masa molowa: 95.06 g/mol
  • temperatura topnienia: 62.1 °C (niestabilna), 70.7 °C (stabilna)
  • temperatura rozkładu: 229 °C
  • krytyczny nacisk: 7.4 Nm (2kg młotek upuszczony z 37cm... dla nitrogliceryny 4cm)
  • prędkość detonacji: 8690 m/s przy gęstości 1.60 g/cm3
  • objętość gazów: 1001 l/kg
N2H4·HNO3 --> 2.5 H2O + 1.5 N2 + 0.25 O2 (specyficzny produkt rozkładu)

Podczas rozkładu powstaje 4.25 mole gazu/mol HN podczas eksplozji; zamieniając na kg (1000/95 = 10.52)
4.25 (22.4) = 95.2
(95.2) 10.52 = 1001 litrów gazu na kilogram HN

Dwuazotan hydrazyny:

  • formuła:N2H4·2HNO3
  • masa molowa: 158.08 g/mol
  • temperatura topnienia: 80 °C
  • objętość gazów: 920 l/kg
  • dwuazotan jest żrący: N2H4·2HNO3 <---> N2H4·HNO3 + HNO3

Można też wytwarzać wyroby 'astrolito' podobne i bazujące na samym Astrolicie

Standardowe mieszanki:

Azotan amonu Azotan hydrazyny Hydrazyna Prędkość detonacji Gęstość
91% 7% 2% 8600m/s 1.42cm3
88% 7% 5% 8500m/s 1.39cm3
84% 7% 9% 8300m/s 1.35cm3
79% 7% 14% 8100m/s 1.31cm3

 

ULX
ULX, czyli Underwater Liquid Explosives, to bardziej wyrafinowane związki, w których Astrolite jest utleniaczem dzięki czemu można je detonować pod wodą.

  • azotan hydrazyny : monoetylenoamina : woda
    proporcje 80 : 16 : 4 przy gęstości 1.42 g/cm3
  • azotan hydrazyny : etylenodwuamina : woda
    proporcje 80 : 16 : 4 przy gęstości 1.41 g/cm3
  • azotan hydrazyny : monoetylenoamina : hydroksyetylohydrazyna : woda
    proporcje 75 : 6 : 4 : 15 przy gęstości 1.40 g/cm3

Na koniec jeszcze specjalna właściwość wersji G. Można ją wylać na ziemie i detonować nawet po 4 dniach, jeżeli oczywiście nie będzie padać deszcz. Po dłuższym czasie efekty będą słabsze ze względów naturalnych i w zasadzie marnuje się tylko płyn. Właściwość ciekawa choć ... mało praktyczna dla naukowych zastosowań. Skoro już narobiłem smaku każdemu na fajny i łatwy w przygotowaniu ładunek wybuchowy więc teraz druga strona medalu dotycząca samej hydrazyny oraz jej przygotowania.


Bezwodna Hydrazyna

Właściwości:

  • toksyczna
  • łatwopalna
  • żrąca
  • trującą

Do Astrolite potrzebna jest bezwodna hydrazyna! Nie żadna hydrazyna, stężona hydrazyna tylko bezwodna. I ilekroć użyłem określenia hydrazyna wcześniej miałem na myśli bezwodną. Ale czas zając się otrzymywaniem każdej po kolei. Reakcje będę miały nietrudny do przewidzenia kierunek. Najpierw otrzymujemy hydrazynę, z niej stężoną hydrazynę a dopiero z niej bezwodną.


Otrzymywanie Hydrazyny (zwykłej)

Odczynniki:

  • amoniak
  • żelatyna
  • podchloryn sodu
  • woda destylowana (wszędzie)

1,5l roztworu wodyi amoniaku (28%), 0,9l wody, 0,375l wody z żelatyną (10%) i 1,2l wody z podchlorynem sodu. Wszystko wymieszać w okrągłodennym naczyniu. Podgrzać tak szybko jak tylko się da, gdy wyparuje 2/3 roztworu, ochłodzić w wodzie z lodem następnie dwa razy przefiltrować. Raz zwykłym ręcznikiem, drugi koszulką przykrytą ręcznikiem papierowym. Otrzymujemy hydrazynę o stężeniu około 60%.


Otrzymywanie stężonej hydrazyny:

Odczynniki:

  • hydrazyna (z poprzedniej reakcji albo handlowa)
  • ksylen
  • azot

144ml hydrazyny wymieszać z 230ml ksylenu w okrągłodennym naczyniu. Przeprowadzić frakcyjną destylacje (retryfiakcje) w celu odseparowania ksylenu i wody (pierwszy się skropli) od hydrazyny (w środowisku azotowym - w powietrzu robi bum). Otrzymamy 90-95% hydrazynę. Jeżeli poprzednia nie wyszła zbyt dobra (<60%) należy użyć trochę więcej ksylenu.


Otrzymywanie bezwodnej hydrazyny (N2H4)

Odczynniki:

  • stężona hydrazyna ( z poprzedniej reakcji albo handlowa)
  • wodorotlenek potasu
  • soda kaustyczna
  • azot

20g wodorotlenku potasu na każde 100g hydrazyny. Zostawić na noc w zwykłej szklance aby część wody mogła odparować. Przefiltrować a następnie dodać równo do wagi sody kaustycznej. Umieści roztwór w okrągłodennym naczyniu (500ml) i wstrząsać przed dwie godziny. Przeprowadzić destylacje w środowisku azotowym.

Te trzy etapy to najdłuższa ale najpewniejsza metoda, podam jeszcze 3 inne prowadzące od razu do otrzymania bezwodnej hydrazyny.

 
Metoda z krystalizacją

Odczynniki:

  • tlenek baru
  • hydrazyna zwykła

W chłodzonej lodem kolbie zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, umieszcza się 100 g BaO i porcjami po 5 g dodaje 100 g N2H4·H2O. Mieszaninę gotuje się w strumieniu N2 i pozostawia na noc. Otrzymaną ciecz zlewa się i destyluje w próżni pod ciśn. 50-80 mm Hg w aparaturze zaopatrzonej w szlify (gdyż N2H4 niszczy korek, kauczuk i inne substancje org.). Otrzymuje się 93% N2H4, na którą ponownie działa się BaO, gotuje i destyluje. Destylat z drugiej destylacji oziębia się do temp. O °C i zlewa ciecz znad kryształów. Kryształy stanowią 99,7-proc. N2H4.

 
Metoda z chłodnicą zwrotną i normalną

Odczynniki:

  • hydrazyna
  • wodorotlenek sodu

100 g N2H4·H2O i 100 g NaOH ogrzewa się do temp. 112-113 °C w kolbie, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, w atmosferze N2 dopóty, dopóki NaOH nie rozpuści się. Następnie zamiast chłodnicy zwrotnej stosuje się chłodnicę zwykłą i destyluje N2H4 (w atmosferze N2), podwyższając temp. do 150 °C. Uzyskuje się 55 g N2H4.

 
Metoda z solą hydrazyny

Odczynniki:

  • sól hydrazyny (N2H4x2HC1)
  • wodór

Sól (N2H4·2HC1) najpierw suszymy w strumieniu suchego powietrza w temp. 120-150 °C, a następnie w temp. 190 °C ogrzewa się przez 2-3 godz w próżni wytwarzanej przez pompkę wodną. Uzyskuje się N2H4xHC1, który ogrzewa się do temp. 160 °C i przepuszcza strumień suchego NH3. Tworzy się NH4Cl i N2H4, która zbiera się w naczyńku kondensacyjnym. W ciągu 20-30 godz uzyskuje się ok. 125 ml N2H4 (z 500 g N2H4·2HC1), którą następnie ogrzewa się w kolbie z chłodnicą zwrotną w strumieniu H2 do temp. 100 °C. W ten sposób usuwa się nadmiar NH3. Uzyskuje się 100%. N2H4

Artykuł napisał
Jotun