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