Строение и свойства дымного и бездымного порохов. Вклад Д.И.Менделеева в создание бездымного пороха в России

Цели исследования
Выяснить историю изобретения порохов, их строение, классификацию и применение;
Получить дымный и бездымный пороха и исследовать их свойства;
Рассмотреть историю создания бездымного пороха в России и практическое значение работ Д.И. Менделеева в этой области.

Порох - взрывчатое вещество и применяется в огнестрельном оружии для сообщения пуле или снаряду необходимой скорости. Порох делится на дымный и бездымный. Первым появился дымный порох и место его изобретения точно не известно. Считают, что он появился в Китае, а затем стал известен арабам. В качестве военного средства порох начали применять в Европе, в том числе в России в 14 веке.

В.И.Суриков «Покорение Сибири Ермаком».
Только применение пороха обеспечило покорение сибирского ханства.

Классификация порохов
Пороха
Дымные Бездымные
(гетерогенные системы, (пластифицированные системы
горючее + окислитель) на основе нитроцеллюлозы)
Дымный (черный) порох пироксилиновые пороха
состав: кордиты
Нитрат калия – KNO3 (окис-ль) баллиститы
Сера; (горючее)
Древесный уголь

Дымный (черный) порох
У дымного пороха при сгорании только 40% его превращалось в газы, имеющих метательную силу.
Дымный порох давал большое количество дыма и черного нагара, мешавшего стрельбе. После нескольких выстрелов нагар влиял на кучность стрельбы.
Реакция сгорания дымного пороха:
3KNO3 + 3C + S = K2 S + 3CO2 + N2
Все крупные сражения прошлого века заканчивались сильными дождями, так как частички порохового дыма выступали ядрами конденсации, на которых осаждались и накапливались пары воды и шел дождь.

Получение черного пороха и изучение его свойств

Основа пироксилиновых порохов – азотнокислые эфиры целлюлозы (нитроклетчатка)
Пироксилин - соответствует полному тринитрату целлюлозы (13,5% N) [C6H7O2 (ONO2)3 ]n – обладает хорошими взрывчатыми свойствами, но плохо растворяется в спиртоэфирной смеси, нестойкое соединение и способен к самовозгоранию (год получения -1884, Вьелль).
Коллоксилин соответствует динитрату целлюлозы (10,7 – 12,2% N) [C6H7O2 (ONO2)3 ]n _- прекрасно растворим в спиртоэфирной смеси, но является не слишком сильной взрывчаткой.
Пироколлодий ( 12, 5 % N) хорошо растворим в смеси спирта и эфира и обладает мощной взрывчатой силой. Оказался прекрасным исходным материалом при изготовлении пороха для оружия любых калибров. Основа всех современных пироксилиновых порохов.
( Создан в 1892 году Д.И.Менделеевым)

Нитроглицериновые пороха (баллиститы и кордиты)
Основой порохов является нитроглицерин
CH2OH – CHOH – CH2OH + 3HONO2 H2SO4
CH2 – CH – CH2 + 3H2 O
(Нитроглицерин – очень взрывчатое
ONO2 ONO2 ONO2 вещество. Взрывается особенно
в твердом состоянии.)
Кордиты – бездымные пороха на смешанном пластификаторе (нитроглицерин и спиртоэфирный раствор).
Баллиститы –в смеси с нитратом целлюлозы образует желатинообразную массу «гремучий студень»,которая не взрывается, а сравнительно медленно горит.

Преимущества бездымного пороха
Отсутствие дыма при стрельбе: стрелок не обнаруживает себя противнику, а после выстрела дым не закрывает видимости цели.
Малое загрязнение канала ствола пороховым нагаром не скоро оказывает влияние на бой ружья.
При сгорании образует в 2,8 раза больше газов, поэтому вдвое увеличивается начальная скорость снаряда.
Из-за высокой скорости снаряда выше кучность стрельбы и дальность выстрела.
Уменьшается звук выстрела и отдача ружья при стрельбе патронами с бездымным порохом.

Свойства бездымного (пироксилинового) пороха

Вклад Д.И.Менделеева
в создание бездымного (пироколлодийного) пороха
Усовершенствовал стадию производства пироксилина. Предложил заменить сушку пироксилина обезвоживанием его спиртом. С 1890 года эта стадия производства во всем мире проводится только по способу, предложенному Д.И.Менделеевым.
Создал в 1892 году пироколлодийный (пироксилиновый) бездымный порох с выдающимися качествами (12,5 % N), который применялся для оружия любых калибров. В настоящее время оба вида пироксилина (№1 и №2) содержат 12,2 – 12,5 % азота.

Использование дымного и бездымного пороха в наше время.
Охотники-промысловики используют дымный порох для гладкоствольных ружей, а бездымный- для нарезных.
Черный порох незаменим в пиротехнических составах и фейерверках.
Дымный порох применяется в горном деле (называется минным) и в военном деле для изготовления «бикфордова» шнура.
В военном деле применяются виды бездымных порохов – пироксилиновые и нитроглицериновые.

Использование дымного пороха