«Нитро-взрывчатые вещества: Практический трактат»

~Хлорид натрия~ можно определить в 100 см³ глицерина путем добавления небольшого количества воды, нейтрализации карбонатом натрия и последующего титрования децинормальным раствором нитрата серебра с использованием хромата калия в качестве индикатора.

~Органические примеси~ различных видов встречаются в сыром глицерине и в большинстве своем нежелательны. Их сумму можно определить с достаточной точностью методом Салмана и Берри: 50 г образца разбавляют двойным объемом воды, осторожно нейтрализуют уксусной кислотой и нагревают для удаления углекислого газа; в холодном состоянии добавляют раствор основного ацетата свинца в небольшом, но отчетливом избытке и смесь хорошо встряхивают. Образование обильного осадка, который быстро оседает, является признаком значительной примеси в образце. Чтобы установить его количество, осадок сначала промывают декантацией, а затем собирают на тарированном или, предпочтительно, на двойном уравновешенном фильтре, где его дополнительно промывают, сушат при 100°–105° C и взвешивают. Осадок и фильтровальную бумагу затем прокаливают отдельно в фарфоре при слабом красном калении, остатки смачивают несколькими каплями азотной кислоты и прокаливают снова; вес оксида свинца, вычтенный из веса исходного осадка, дает вес органического вещества, осажденного свинцом. Сырые глицерины содержат от 0,5 до 1,0 процента.

~Альбуминовые вещества.~ Приблизительное определение альбуминовых веществ можно сделать путем осаждения основным ацетатом свинца, как описано выше, и определения азота методом Кьельдаля; азот, умноженный на 6,25, дает количество альбуминового вещества в осадке.

~Определение глицерина.~ Ацетиновый метод Бенедикта и Кантона основан на превращении глицерина в триацетин и омылении последнего, что сводит оценку глицерина к ацидиметрическому методу. Около 1,5 г сырого глицерина нагревают до кипения с 7 г уксусного ангидрида и 3–4 г безводного ацетата натрия под обратным холодильником в течение полутора часов. После охлаждения добавляют 50 см³ воды и смесь нагревают до тех пор, пока весь триацетин не растворится. Затем жидкость фильтруют в большую колбу, остаток на фильтре хорошо промывают водой, фильтрат полностью охлаждают, добавляют фенолфталеин и жидкость точно нейтрализуют разбавленным (2–3-процентным) раствором щелочи. Затем в жидкость пипеткой вводят 25 см³ 10-процентного раствора каустической соды, который должен быть точно стандартизирован по нормальной кислоте, и нагревают до кипения в течение десяти минут для омыления триацетина, после чего избыток щелочи оттитровывают обратно нормальной кислотой. 1 см³ нормальной кислоты соответствует 0,03067 г глицерина.

~Меры предосторожности.~ — Нагревание должно проводиться с обратным холодильником, так как триацетин несколько летуч. Используемый ацетат натрия должен быть совершенно безводным, иначе превращение глицерина в триацетил будет неполным. Триацетин при контакте с водой постепенно разлагается. Поэтому после завершения ацетилирования операции должны проводиться как можно быстрее. Необходимо нейтрализовать свободную уксусную кислоту очень осторожно и при быстром перемешивании, чтобы щелочь не оказалась в локальном избытке.

~Метод с оксидом свинца.~ — Два грамма образца смешивают с 40 г чистого глета и нагревают в воздушной бане до 130° C до тех пор, пока вес не станет постоянным, при этом следят за тем, чтобы глет был свободен от таких соединений свинца и других веществ, которые могли бы неблагоприятно повлиять на результаты, и чтобы нагревание смеси происходило в воздушной бане, свободной от углекислого газа. Увеличение веса глета минус вес вещества, нелетучего из 2 г глицерина при 160° C, умноженное на коэффициент 1,243, принимается за вес глицерина в 2 г образца. Глицерин должен быть достаточно чистым и свободным от смолистых веществ и SO_{3}, чтобы дать хорошие результаты этим методом.

~Анализ "отработанных кислот" от производства нитроглицерина или пироксилина.~ Определите удельный вес с помощью пикнометра или ареометра, а оксиды азота — перманганатным методом, описанным в разделе о нитроглицерине. Теперь определите общую кислотность смеси с помощью децинормального раствора гидрата натрия и рассчитайте ее как азотную кислоту (HNO_{3}), затем определите азотную кислоту с помощью нитрометра Лунге, вычтите найденный процент из общей кислотности и рассчитайте разницу как серную кислоту, таким образом:

Общая кислотность равна 97,46 процента — 11,07 процента HNO_{3} = 86,39 процента, тогда (86,39 x 49)/63 = 67,20 процента H_{2}SO_{4}.

Тогда анализ образца будет:

Серная кислота = 67,20 процента | Азотная кислота = 11,07 " |- Удельный вес = 1,7075. Вода = 12,73 " |

Этот метод достаточно точен для общего использования на заводе азотной кислоты. Смесь кислот можно брать по объему для определения оксида азота в нитрометре. 2 см³ — удобное количество в вышеуказанном случае, тогда 2 x 1,7075 (удельный вес) = 3,414 г взятого вещества дали 145 см³ NO (барометр = 748 мм, температура = 15° C), что равно 134,9 см³ (испр.), и так как 1 см³ NO = 0,0282 г HNO_{3}, 135 x 0,0282 = 0,378 г = 11,07 процента азотной кислоты.

~Нитрат натрия.~ Определите влажность и хлор обычными методами, а общее содержание NaNO_{3} — с помощью нитрометра; 0,45 г — очень удобное количество для работы (дает около 123 см³ газа); измельчите очень мелко и растворите в очень небольшом количестве горячей воды в чашке нитрометра; используйте около 15 см³ концентрированной H_{2}SO_{4}. Один кубический сантиметр NO равен 0,003805 г NaNO_{3}. Также следует определить нерастворимые вещества, как органические, так и неорганические, и проверить на наличие сульфата натрия и извести.

~Анализ фульмината ртути (метод Дайверса и Кавакиты).~ — Взвешенное количество фульмината ртути добавляют к избыточному, но измеренному количеству дымящей соляной кислоты, содержащейся в реторте, соединенной с приемником, содержащим воду. После нагревания в течение некоторого времени содержимое реторты и приемника смешивают и разбавляют, а ртуть осаждают сероводородом. При нагревании и воздействии воздуха в открытых сосудах сероводород по большей части улетучивается. Затем раствор титруют гидроксидом калия (KOH), а также другим количеством соляной кислоты, равным тому, которое использовалось с фульминатом. Поскольку хлорид ртути превращается обратно в соляную кислоту под действием сероводорода, и поскольку гидроксиламин не нейтрализует по лакмусу соляную кислоту, связанную с ним, в двух растворах имеется равное количество свободной или доступной соляной кислоты. Любой избыток кислоты в том растворе, в который был добавлен фульминат, будет, следовательно, обусловлен муравьиной кислотой, образовавшейся из фульмината. Д-р Дайверс и М. Кавакита, работая по этому методу, получили 31,31 процента муравьиной кислоты вместо 32,40, требуемых по теории. (Jour. Chem. Soc., стр. 17, 1884.)

Дайверс и Кавакита действуют так: 2,351 г, растворенные, как уже описано, в HCl, а затем разбавленные, дали сульфид ртути, равный 70,40 процента ртути. Тот же раствор, после удаления ртути, оттитрованный йодом на гидроксиламин, дал азот, равный 9,85 процента, а при выпаривании с гидроксиламмонийхлоридом — 9,55 процента. Раствор 2,6665 г фульмината в HCl известного количества, после удаления ртути сероводородом, дал при титровании гидратом калия муравьиную кислоту, равную 8,17 процента углерода. Собирая и сравнивая с расчетом по формуле, получаем —

Выч. I. II. III.

Ртуть 70,42 70,40 … … Азот 9,86 9,85 9,55 … Углерод 8,45 … … 8,17 Кислород 11,27 … … … _______

100,00

~Анализ состава капсюлей.~ — Г-да Ф. У. Джонс и Ф. А. Уиллкокс (Chem. News, 11 дек. 1896) предложили следующий процесс для анализа этого вещества: состав капсюлей обычно состоит из ингредиентов — хлората калия, сульфида сурьмы и фульмината ртути, и оценить эти вещества в присутствии друг друга обычными аналитическими методами — сложный процесс. Поскольку отделение сульфида сурьмы и фульмината ртути в присутствии хлората калия требует обработки смеси соляной кислотой, а это вызывает выделение сероводорода из сульфида и, как следствие, осаждение серы; а хлорат калия нельзя отделить от других ингредиентов обработкой водой из-за заметной растворимости фульмината ртути в холодной воде.

В ходе некоторых экспериментов по растворимости фульмината ртути г-да Джонс и Уиллкокс заметили, что это тело легко растворимо в ацетоне и других эфирных растворителях, когда они насыщены газообразным аммиаком, и что хлорат калия и сульфид сурьмы нерастворимы в чистом ацетоне, насыщенном аммиаком; эти наблюдения сразу дали простой метод разделения трех ингредиентов состава капсюлей. При использовании этого раствора ацетона и аммиака анализ можно провести за сравнительно короткое время, и он дает результаты достаточной точности для всех технических целей. Ниже приведены детали процесса:

Тарированную фильтровальную бумагу помещают в воронку, к шейке которой прикреплен кусок резиновой трубки, снабженной зажимом. Бумагу смачивают раствором ацетона и аммиака, состав капсюля взвешивают непосредственно на фильтровальной бумаге, затем покрывают раствором ацетона и аммиака и оставляют на тридцать четыре часа. Затем его неоднократно промывают тем же раствором до тех пор, пока промывные воды не перестанут давать окрашивание с сульфидом аммония, а затем промывают ацетоном до тех пор, пока промывные воды не перестанут давать остаток при выпаривании, высушивают и взвешивают. Бумагу снова помещают в воронку и промывают водой до тех пор, пока она не освободится от хлората калия, высушивают и взвешивают.

Если c = вес взятой навески, d = вес фильтровальной бумаги, a = вес после первой экстракции, b = вес после второй экстракции, то c+d-a = вес фульмината, c+d-a-b = вес KClO_{3}, b-d = вес сульфида сурьмы.

Состав следует мелко растереть в агатовой ступке.

Результаты анализа двух смесей известного состава этим методом приведены ниже —

________________________________________________________________________ | | A | B | | | | | | | | Процент | Процент | Процент | Процент | | | взято | найдено | взято | найдено | |____________________|____________|____________|____________|____________| | | | | | | | Сульфид сурьмы | 36.47 | 36.25 | 37.34 | 37.22 | | Хлорат калия | 33.25 | 33.71 | 46.03 | 46.43 | | Фульминат ртути | 30.27 | 30.02 | 16.61 | 16.34 | |____________________|____________|____________|____________|____________|

Метод д-ра Г. У. Браунсдона (Jour. Soc. Chem. Ind., xxiv., апрель 1905 г.) заключается в следующем: состав капсюля извлекается путем сжатия капсюля плоскогубцами над фарфоровой чашкой емкостью около 200 куб. см, при этом разрыхленная фольга и измельченный состав удаляются заостренной деревянной щепкой. Состав, прилипший к оболочке или фольге, разрыхляется спиртом и смывается в чашку спиртом из небольшой промывалки. Оболочку и фольгу откладывают в сторону и впоследствии взвешивают в сухом виде. Состав в чашке тщательно измельчают плоскодонной стеклянной палочкой, спирт выпаривают на водяной бане до тех пор, пока остаток не станет влажным, но не совсем сухим, затем добавляют 25 куб. см воды и состав тщательно перемешивают со дна. После добавления 0,5 г чистого тиосульфата натрия содержимое чашки тщательно перемешивают в течение двух с половиной минут. Затем добавляют одну каплю метилового оранжевого и раствор титруют серной кислотой N/20, которая была стандартизирована по навескам фульмината массой 0,05–0,1 г, к которым в фарфоровой чашке добавляют 25 куб. см воды, затем 0,5 г тиосульфата, и после перемешивания в течение двух с половиной минут титруют серной кислотой N/20. Небольшое количество присутствующего сульфида сурьмы не мешает определению конечной точки. После титрования раствор фильтруют через небольшой фильтр диаметром 5-1/2 см, который задерживает сульфид сурьмы. Фильтровальную бумагу, содержащую Sb_{2}S_{3}, тщательно промывают, а затем переносят в большую пробирку размером 6 на 1 дюйм. Добавляют 5 куб. см концентрированной соляной кислоты и содержимое пробирки осторожно кипятят в течение нескольких секунд, пока сульфид не растворится и весь H_{2}S не будет удален или разложен: добавляют 2–3 куб. см насыщенного раствора винной кислоты, и содержимое пробирки смывают в коническую колбу Эрленмейера емкостью 250 куб. см. Затем раствор почти нейтрализуют карбонатом натрия, добавляют избыток бикарбоната и после добавления некоторого количества раствора крахмала титруют раствором йода N/20. Этот метод для малых количеств антимонита является быстрым и точным, погрешность составляет не более ±0,0003 г Sb_{2}S_{3}.

Этот метод имеет тенденцию давать несколько заниженные показатели для фульмината, но поскольку они являются равномерными с пренебрежимо малой погрешностью, это не влияет на ценность результатов как критерия однородности. Д-ром Браунсдоном были получены следующие результаты испытаний —

____________________________________________________________ | | | | | Взято фульмината | Найдено фульмината | Погрешность | | г | г | г | | | | | | 0.0086 | 0.0083 | -0.0003 | | 0.0082 | 0.0081 | -0.0001 | | 0.0074 | 0.0071 | -0.0003 | | 0.0068 | 0.0066 | -0.0002 | |____________________|___________________|___________________| | | | | | Взято антимонита | Sb_{2}S_{3}, найдено | Погрешность | | г | г | г | | | | | | 0.0085 | 0.0084 | -0.0001 | | 0.0098 | 0.0099 | +0.0001 | | 0.0160 | 0.0157 | -0.0003 | | 0.0099 | 0.0100 | +0.0001 | |____________________|___________________|___________________|

ТАБЛИЦА ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ОБЪЕМОВ ГАЗОВ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ, СОДЕРЖАЩАЯ ДЕЛИТЕЛЬ ДЛЯ ФОРМУЛЫ. V_{1} = V x B/(760 x (1 + dt)) (d = 0.003665) 1 + dt от 0° до 30° C.

___________________________________________________________ | | | | | | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________ | | | | | | °C. | | °C. | | °C. | 0.0 | 750.000 | 1.7 | 764.7352 | 3.4 | 769.4704 .1 | 760.2785 | .8 | 765.0137 | .5 | 769.7489 .2 | 760.5571 | .9 | 765.2923 | .6 | 770.0274 .3 | 760.8356 | 2.0 | 765.5708 | .7 | 770.3060 .4 | 761.1142 | .1 | 765.8493 | .8 | 770.5845 .5 | 761.3927 | .2 | 766.1279 | .9 | 770.8631 .6 | 761.6712 | .3 | 766.4064 | 4.0 | 771.1416 .7 | 761.9498 | .4 | 766.6850 | .1 | 771.4201 .8 | 762.2283 | .5 | 766.9635 | .2 | 771.6987 .9 | 762.5069 | .6 | 767.2420 | .3 | 771.9772 1.0 | 762.7854 | .7 | 767.5206 | .4 | 772.2558 .1 | 763.0639 | .8 | 767.7991 | .5 | 772.5343 .2 | 763.3425 | .9 | 768.0777 | .6 | 772.8128 .3 | 763.6210 | 3.0 | 768.3562 | .7 | 773.0914 .4 | 763.8996 | .1 | 768.6347 | .8 | 773.3699 .5 | 764.1781 | .2 | 768.9133 | .9 | 773.6485 .6 | 764.4566 | .3 | 769.1918 | 5.0 | 773.9270 _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________ ___________________________________________________________ | | | | | | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________ | | | | | | °C. | | °C. | | °C. | 5.1 | 774.2055 | .9 | 787.5755 | .7 | 800.9454 .2 | 774.4841 | 10.0 | 787.8540 | .8 | 801.2239 .3 | 774.7626 | .1 | 788.1325 | .9 | 801.5025 .4 | 775.0412 | .2 | 788.4111 | 15.0 | 801.7810 .5 | 775.3197 | .3 | 788.6896 | .1 | 802.0595 .6 | 775.5982 | .4 | 788.9682 | .2 | 802.3381 .7 | 775.8768 | .5 | 789.2467 | .3 | 802.6166 .8 | 776.1553 | .6 | 789.5252 | .4 | 802.8952 .9 | 776.4339 | .7 | 789.8038 | .5 | 803.1737 6.0 | 776.7124 | .8 | 790.0823 | .6 | 803.4522 .1 | 776.9909 | .9 | 790.3609 | .7 | 803.7308 .2 | 777.2695 | 11.0 | 790.6394 | .8 | 804.0093 .3 | 777.5480 | .1 | 790.9179 | .9 | 804.2879 .4 | 777.8266 | .2 | 791.1965 | 16.0 | 804.5664 .5 | 778.1051 | .3 | 791.4750 | .1 | 804.8449 .6 | 778.3836 | .4 | 791.7536 | .2 | 805.1235 .7 | 778.6622 | .5 | 792.0321 | .3 | 805.4020 .8 | 778.9407 | .6 | 792.3106 | .4 | 805.6806 .9 | 779.2193 | .7 | 792.5892 | .5 | 805.9591 7.0 | 779.4978 | .8 | 792.8677 | .6 | 806.2376 .1 | 779.7763 | .9 | 793.1463 | .7 | 806.5162 .2 | 780.0549 | 12.0 | 793.4248 | .8 | 806.7947 .3 | 780.3334 | .1 | 793.7033 | .9 | 807.0733 .4 | 780.6120 | .2 | 793.9819 | 17.0 | 807.3518 .5 | 780.8905 | .3 | 794.2604 | .1 | 807.6303 .6 | 781.1690 | .4 | 794.5390 | .2 | 807.9089 .7 | 781.4476 | .5 | 794.8175 | .3 | 808.1874 .8 | 781.7261 | .6 | 795.0960 | .4 | 808.4660 .9 | 782.0047 | .7 | 795.3746 | .5 | 808.7445 8.0 | 782.2832 | .8 | 795.6531 | .6 | 809.0230 .1 | 782.5617 | .9 | 795.9317 | .7 | 809.3016 .2 | 782.8403 | 13.0 | 796.2102 | .8 | 809.5801 .3 | 783.1188 | .1 | 796.4887 | .9 | 809.8587 .4 | 783.3974 | .2 | 796.7673 | 18.0 | 810.1372 .5 | 783.6959 | .3 | 797.0458 | .1 | 810.4175 .6 | 783.9544 | .4 | 797.3244 | .2 | 810.6943 .7 | 784.2330 | .5 | 797.6029 | .3 | 810.9728 .8 | 784.5115 | .6 | 797.8814 | .4 | 811.2514 .9 | 784.7901 | .7 | 798.1600 | .5 | 811.5299 9.0 | 785.0686 | .8 | 798.4385 | .6 | 811.8084 .1 | 785.3471 | .9 | 798.7171 | .7 | 812.0870 .2 | 785.6257 | 14.0 | 798.9956 | .8 | 812.3655 .3 | 785.9042 | .1 | 799.2741 | .9 | 812.6441 .4 | 786.1828 | .2 | 799.5527 | 19.0 | 812.9226 .5 | 786.4613 | .3 | 799.8312 | .1 | 813.2011 .6 | 786.7398 | .4 | 800.1098 | .2 | 813.4797 .7 | 787.0184 | .5 | 800.3883 | .3 | 813.7582 .8 | 787.2969 | .6 | 800.6668 | .4 | 814.0368 _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________ ___________________________________________________________ | | | | | | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). | t. | 760x(1+dt). _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________ | | | | | | °C. | | °C. | | °C. | 19.5 | 814.3153 | 23.0 | 824.0642 | .5 | 833.8131 .6 | 814.5938 | .1 | 824.3427 | .6 | 834.0916 .7 | 814.8724 | .2 | 824.6213 | .7 | 834.3702 .8 | 815.1500 | .3 | 824.8998 | .8 | 834.6487 .9 | 815.4925 | .4 | 825.1784 | .9 | 834.9273 20.0 | 815.7080 | .5 | 825.4569 | 27.0 | 835.2058 .1 | 815.9865 | .6 | 825.7354 | .1 | 835.4843 .2 | 816.2651 | .7 | 826.0140 | .2 | 835.7629 .3 | 816.5436 | .8 | 826.2925 | .3 | 836.0414 .4 | 816.8222 | .9 | 826.5711 | .4 | 836.3200 .5 | 817.1007 | 24.0 | 826.8496 | .5 | 836.5985 .6 | 817.3792 | .1 | 827.1281 | .6 | 836.8770 .7 | 817.6578 | .2 | 827.4067 | .7 | 837.1556 .8 | 817.9363 | .3 | 827.6852 | .8 | 837.4341 .9 | 818.2149 | .4 | 827.9638 | .9 | 837.7127 21.0 | 818.4934 | .5 | 828.2423 | 28.0 | 837.9912 .1 | 818.7719 | .6 | 828.5208 | .1 | 838.2697 .2 | 819.0505 | .7 | 828.7994 | .2 | 838.5483 .3 | 819.3290 | .8 | 829.0779 | .3 | 838.8268 .4 | 819.6076 | .9 | 829.3565 | .4 | 839.1054 .5 | 819.8861 | 25.0 | 829.6350 | .5 | 839.3839 .6 | 820.1646 | .1 | 829.9135 | .6 | 839.6624 .7 | 820.4432 | .2 | 830.1921 | .7 | 839.9410 .8 | 820.7217 | .3 | 830.4706 | .8 | 840.2195 .9 | 821.0003 | .4 | 830.7492 | .9 | 840.4981 22.0 | 821.2788 | .5 | 831.0277 | 29.0 | 840.7766 .1 | 821.5573 | .6 | 831.3062 | .1 | 841.0551 .2 | 821.8859 | .7 | 831.5848 | .2 | 841.3337 .3 | 822.1144 | .8 | 831.8633 | .3 | 841.6122 .4 | 822.3930 | .9 | 832.1419 | .4 | 841.8908 .5 | 822.6715 | 26.0 | 832.4204 | .5 | 842.1693 .6 | 822.9500 | .1 | 832.6989 | .6 | 842.4478 .7 | 823.2286 | .2 | 832.9775 | .7 | 842.7264 .8 | 823.5071 | .3 | 833.2560 | .8 | 843.0049 .9 | 823.7857 | .4 | 833.5346 | .9 | 843.2835 | | | | | 30.0 | 843.5620 _____|_____________|_____|_____________|_____|_____________

ГЛАВА VIII.

ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ, ТЕПЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ И Т. Д.

Аппарат Хорсли — Таблица температур воспламенения — Правительственный аппарат для тепловых испытаний динамитов — Нитроглицерин, пироксилин и бездымные пороха — Испытания на разжижение и выпотевание — Регулятор Пейджа для аппарата тепловых испытаний — Удельный вес взрывчатых веществ — Таблица температур детонации, чувствительности и т. д.

~Температура воспламенения взрывчатых веществ.~ — Температуру воспламенения взрывчатого вещества можно определить следующим образом: требуется медная чашка глубиной около 3 дюймов и шириной 6 или более дюймов, снабженная крышкой, также из меди. Крышка содержит несколько небольших отверстий, в каждое из которых впаяна толстая медная трубка диаметром около 5 мм и длиной 3 дюйма, с трубкой несколько большего размера в центре для размещения термометра. Чашку наполняют металлом Розе или парафином, в зависимости от предполагаемой требуемой температуры. Температуру воспламенения определяют следующим образом: после помещения небольшого кусочка асбестового войлока на дно центральной трубки вставляют термометр, а небольшое количество испытуемого взрывчатого вещества помещают в другие отверстия; затем крышку помещают на чашку, содержащую расплавленный парафин или металл, таким образом, чтобы медные трубки погрузились под поверхность жидкости; температуру бани повышают до тех пор, пока взрывчатое вещество не воспламенится, и отмечают температуру. Также следует отметить начальную температуру.

ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ (по К. Э. Манро). (Использован аппарат Хорсли.)

_____________________________________________________________________ | | | | °C. | Нитроглицерин, 5 лет (взята одна капля) | 203-205 | Пироксилин (спрессованный военный хлопок, уд. вес 1.5) | 192-201 | Пироксилин, высушенный на воздухе, хранившийся 4 года | 179-187 | То же, хранившийся 1 год | 187-189 | Коллодионный хлопок, высушенный на воздухе, длинноволокнистый | | "Red Island cotton", 3 года | 186-191 | Коллодионный хлопок, высушенный на воздухе, 3 года, хранился влажным | 197-199 | Гидронитроцеллюлоза | 201-213 | Кизельгурный динамит, № 1 | 197-200 | Взрывчатый желатин | 203-209 | Фульминат ртути | 175-181 | Порох (снарядный) | 278-287 | Пикриновый порох Хилла (снаряды), хранился 10 лет | 273-283 | То же (ружейный) Состав: | 282-290 | Пикрат аммония 42.18 % | | Пикрат калия 53.79 " | | Древесный уголь (ольховый) 3.85 " | | ________ | | 99.82 | | Форсит, № 1 | 187-200 | Атлас-порох (75% НГ) | 175-185 | Эмменсит, № 1 Образец хранился в магазине несколько месяцев | 167-184 | в деревянном ящике. | | " № 2 Хранился в жестяной коробке. | 165-177 | " № 5 " " | 205-217 |__________________________________________________________|__________ | | | | °C. | | Порох, используемый в винтовке Шасспо | 191 | По Лейгу и Шампиону. | Французский порох | 295 | " " | Ружейный порох (пикратный) | 358 | " " | Пушечный | 380 | " " |__________________________________|_________|________________________

Аппарат Хорсли состоит из железного штатива с кольцевой опорой, удерживающего полусферический железный сосуд или баню, в которую помещают твердый парафин. Над ним находится другая подвижная опора, с которой подвешен термометр, отрегулированный так, чтобы его резервуар был погружен в материал, содержащийся в железном сосуде. Тонкая медная гильза диаметром 5/8 дюйма и длиной 1-15/16 дюйма подвешивается над баней с помощью треугольника так, чтобы конец гильзы находился ровно на 1 дюйм ниже поверхности расплавленного материала. При начале эксперимента по определению температуры воспламенения любого взрывчатого вещества материал в бане нагревают до температуры чуть выше точки плавления; в него вставляют термометр, а на дно гильзы помещают минимальное количество взрывчатого вещества. Отмечают начальную температуру, а затем гильзу, содержащую взрывчатое вещество, помещают в баню. Температуру быстро повышают до тех пор, пока содержимое гильзы не вспыхнет или не взорвется, после чего температуру отмечают как температуру воспламенения.

[Иллюстрация: РИС. 46. — АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ.]

Профессор К. Э. Манро из Торпедной станции США определил температуру воспламенения нескольких взрывчатых веществ с помощью этого аппарата.

~Правительственное тепловое испытание (Закон о взрывчатых веществах, 1875 г.): Требуемый аппарат.~ — Водяная баня, состоящая из сферического медного сосуда (a), рис. 46, диаметром около 8 дюймов и с отверстием около 5 дюймов; баня наполнена водой до уровня четверти дюйма от края. Она имеет свободную крышку из листовой меди диаметром около 6 дюймов (b) и опирается на штатив высотой около 14 дюймов (c), который покрыт грубой проволочной сеткой (e) и окружен экраном из тонкой листовой меди (d). Внутри последнего помещена горелка Арганда (f) со стеклянным дымоходом. Крышка (b) имеет четыре отверстия, расположенные, как показано на рис. II., № 4 для размещения регулятора Пейджа[A] или Шейблера, № 3 для термометра, №№ 1 и 2 для пробирок, содержащих испытуемое взрывчатое вещество. Вокруг отверстий 1 и 2 на нижней стороне крышки припаяны три куска латунной проволоки со слегка сходящимися концами (рис. III.); они действуют как пружины и позволяют легко устанавливать и извлекать пробирки.

[Сноска A: См. Chem. Soc. Jour., 1876, i. 24. Ф. Дж. М. Пейдж.]

~Пробирки~ длиной от 5-1/4 до 5-1/2 дюймов и такого диаметра, чтобы они вмещали от 20 до 22 кубических сантиметров воды при наполнении до высоты 5 дюймов; предпочтительнее довольно толстое стекло. Резиновые пробки, подходящие к пробиркам и несущие приспособление для удержания тест-бумаги, а именно: узкую стеклянную трубку, проходящую через центр пробки и заканчивающуюся платиновым проволочным крючком. Лучше использовать стеклянную палочку, вытянутую и загнутую на конце в форме крючка.

~Термометр~ должен иметь диапазон от 30° до 212° F или от 1° до 100° C. Полезны часы с секундной стрелкой.

~Тест-бумага.~ — Тест-бумагу готовят следующим образом: 45 гран (2,9 г) белого кукурузного крахмала (кукурузной муки), предварительно промытого холодной водой, добавляют к 8-1/2 унциям воды. Смесь перемешивают, нагревают до кипения и поддерживают слабое кипение в течение десяти минут; 15 гран (1 г) чистого йодида калия (предварительно перекристаллизованного из спирта, что абсолютно необходимо) растворяют в 8-1/2 унциях дистиллированной воды. Оба раствора тщательно смешивают и дают остыть. Полоски или листы белой английской фильтровальной бумаги, предварительно промытые водой и высушенные, погружают в приготовленный таким образом раствор и оставляют в нем не менее чем на десять секунд; затем им дают стечь и высохнуть в месте, свободном от лабораторных паров и пыли. Верхние и нижние края полосок или листов обрезают, а бумагу хранят в хорошо закупоренных бутылках в темноте. Размеры используемых кусочков тест-бумаги составляют около 4/10 дюйма на 8/10 дюйма (10 мм на 20 мм).[A]

[Сноска A: Когда бумага свежеприготовлена и пока она остается в хорошем состоянии, капля разбавленной уксусной кислоты, нанесенная на бумагу стеклянной палочкой, не вызывает окрашивания. Со временем она становится коричневатой при обработке кислотой, особенно если подвергалась воздействию солнечного света. Тогда она не пригодна для использования.]

В Германии используется крахмальная бумага с йодидом цинка, которая считается более чувствительной, чем йодид калия.

~Стандартная тонированная бумага.~ — Раствор карамели в воде готовят такой концентрации, чтобы при разбавлении в сто раз (10 куб. см доведены до 1 литра) оттенок этого разбавленного раствора был равен оттенку, полученному при испытании по Несслеру в 100 куб. см воды, содержащей 0,000075 г аммиака или 0,00023505 г AmCl. С помощью этого раствора карамели на полосках белой фильтровальной бумаги (предварительно хорошо промытой дистиллированной водой для удаления следов отбеливающих веществ и высушенной) пером рисуют линии. Когда полученные таким образом метки высыхают, бумагу разрезают на кусочки того же размера, что и описанная ранее тест-бумага, таким образом, чтобы на каждом кусочке была коричневая линия посередине его длины, и сохраняют только те полоски, у которых ширина коричневой линии варьируется от 1/2 мм до 1 мм (от 1/50 дюйма до 1/25 дюйма).

~Испытание динамита, взрывчатого желатина и желатин-динамита.~ — Препараты нитроглицерина, из которых нитроглицерин может быть извлечен описанным ниже способом, должны удовлетворять следующему испытанию, в противном случае они не будут считаться изготовленными с использованием «тщательно очищенного нитроглицерина», а именно: пятнадцать минут при 160° F (72° C).

~Требуемый аппарат.~ — Воронка диаметром 2 дюйма (d), цилиндрический мерный сосуд, разделенный на граны (e), рис. 47.

~Способ выполнения.~ — Около 300 (19,4 г) – 400 гран (26 г) динамита (b), мелко измельченного, помещают в воронку, которая неплотно закрыта свежепрокаленным асбестом (a). Поверхность разравнивают с помощью плоскодонной стеклянной палочки или пробки, и поверх нее рассыпают чистый промытый и высушенный кизельгур (c) слоем около 1/8 дюйма. Затем из промывалки наливают воду, и когда первая порция впитается, добавляют еще; это повторяют до тех пор, пока в градуированном мерном сосуде (e) не соберется достаточное количество нитроглицерина. Если прошла какая-либо вода, ее необходимо удалить из нитроглицерина с помощью фильтровальной бумаги, или нитроглицерин можно отфильтровать.

[Иллюстрация: РИС. 47. — АППАРАТ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ НИТРОГЛИЦЕРИНА ОТ ДИНАМИТА.]

[Иллюстрация: РИС. 48. — ПРОБИРКА, ПОДГОТОВЛЕННАЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОГО ИСПЫТАНИЯ.]

~Применение испытания.~ — Термометр закрепляют так, чтобы он был вставлен через крышку водяной бани в воду, поддерживаемую при 160° F (72° C), на глубину 2-3/4 дюйма. Пятьдесят гран (= 3,29 г) испытуемого нитроглицерина взвешивают в пробирке так, чтобы не испачкать стенки трубки (используйте пипетку). Тест-бумагу закрепляют на крючке стеклянной палочки так, чтобы при вставке в трубку она находилась в вертикальном положении. Достаточное количество смеси из половины дистиллированной воды и половины глицерина, чтобы увлажнить верхнюю половину бумаги, наносят на верхний край тест-бумаги с помощью стеклянной палочки или кисточки из верблюжьей шерсти; пробку с палочкой и бумагой закрепляют в пробирке, а положение бумаги регулируют так, чтобы ее нижний край находился примерно на полпути вниз по трубке; затем последнюю вставляют через одно из отверстий в крышке на такую глубину, чтобы нижний край увлажненной части бумаги находился примерно на 5/8 дюйма выше поверхности крышки. Испытание завершено, когда слабая коричневая линия, которая через некоторое время появляется на линии границы между сухой и влажной частями бумаги, по оттенку сравнивается с коричневой линией стандартной тонированной бумаги.

~Взрывчатый желатин, желатин-динамит, гелигнит и т. д.~ — Пятьдесят гран (= 3,29 г) взрывчатого желатина тщательно смешивают со 100 гранами (= 6,5 г) французского мела. Это делается путем осторожного перетирания двух материалов вместе деревянным пестиком в деревянной ступке. Затем смесь постепенно вводят в пробирку с помощью легкого постукивания по столу между введением последовательных порций смеси в трубку, так что когда трубка содержит всю смесь, она должна быть заполнена на 1-3/4 дюйма своей высоты. Затем тест-бумагу вставляют, как описано выше для нитроглицерина. Испытуемый образец должен выдерживать температуру 160° F в течение десяти минут, прежде чем произойдет обесцвечивание тест-бумаги, соответствующее по оттенку стандартной бумаге.

Примечание. — Нежелатинизированные препараты нитроглицерина, из которых нитроглицерин не может быть удален водой, испытываются без предварительного разделения ингредиентов, при температуре, как указано выше, 160° F, и времени семь минут.

~Пироксилин, порох Шульце, порох E.C. и т. д.: A. Спрессованный пироксилин.~ — Достаточное количество материала для двух или более испытаний извлекается из центра патрона путем осторожного соскабливания и, при необходимости, дополнительно измельчается путем растирания между пальцами. Полученный таким образом мелкий порошок рассыпают тонким слоем на бумажный лоток размером 6 на 4-1/2 дюйма, который затем помещают внутрь водяного сушильного шкафа, поддерживаемого при температуре как можно ближе к 120° F (49° C). Проволочные сетчатые полки шкафа должны находиться на расстоянии около 3 дюймов друг от друга. Образец оставляют в покое на пятнадцать минут в шкафу, дверца которого оставлена широко открытой. По прошествии пятнадцати минут лоток вынимают и подвергают воздействию воздуха в комнате в течение двух часов, при этом образец в какой-то момент в течение этого времени растирают на лотке рукой, чтобы довести его до мелкого и однородного состояния.

Тепловое испытание проводят, как и прежде, за исключением того, что температуру бани поддерживают на уровне 170° F (66° C), а регулятор устанавливают на поддержание этой температуры. Используют двадцать гран (1,296 г), помещенных в пробирку, осторожно прижимая их до тех пор, пока они не займут пространство как можно ближе к 1-5/10 дюйма в пробирке указанных ранее размеров. Мелкий хлопок, прилипший к стенкам трубки, можно удалить чистой тканью или шелковым платком. Бумагу увлажняют, касаясь верхнего края каплей 50-процентного раствора глицерина, трубку вставляют в баню на глубину 2-1/2 дюйма, измеренную от крышки, при этом регулятор и термометр вставляют на ту же глубину. Тест-бумагу следует держать ближе к верхней части пробирки, но не касаясь пробки, пока трубка не будет погружена примерно на пять минут. Примерно в это время на стенках пробирки, немного выше крышки бани, осядет кольцо влаги. Затем стеклянную палочку нужно опустить до тех пор, пока нижний край увлажненной части бумаги не окажется на одном уровне с нижней частью кольца влаги в трубке. За бумагой теперь внимательно следят. Испытание завершено, когда на линии границы между сухой и влажной частями бумаги появляется очень слабое коричневое окрашивание. Он должен выдерживать испытание не менее десяти минут при 170° F. (Время отсчитывается с момента первого погружения трубки в баню до появления обесцвечивания тест-бумаги.)

~B. Порох Шульце, порох E.C., коллодионный хлопок и т. д.~ — Образец сушат в шкафу, как указано выше, в течение пятнадцати минут и выдерживают на воздухе в течение двух часов. Затем применяют испытание, как указано выше для спрессованного пироксилина.

~C. Кордит~ должен выдерживать температуру 180° F в течение пятнадцати минут. Образец готовят следующим образом: от одного конца каждого выбранного для испытания стержня отрезают куски длиной полдюйма: в случае более толстых кордитов каждый отрезанный таким образом кусок дополнительно измельчают примерно на четыре части. Эти нарезанные куски затем один раз пропускают через мельницу, при этом первую порцию материала, которая проходит через нее, отбрасывают из-за возможного наличия посторонних веществ из мельницы. Измельченный материал помещают на верхнее сито набора сит и просеивают. Для испытания берут ту часть, которая прошла через верхнее сито и была задержана вторым. Если мельница правильно настроена, большая часть измельченного материала будет нужного размера. Если содержание летучих веществ во взрывчатом веществе превышает 0,5 процента, просеянный материал следует высушить при температуре, не превышающей 140° F, до тех пор, пока доля не превысит 0,5 процента. После измельчения каждого образца мельницу необходимо разобрать и тщательно очистить. Используемые сита состоят из набора двух сит с отверстиями, просверленными в листовой меди. Отверстия в верхнем сите имеют диаметр = 14 B.W.G., во втором = 21 B.W.G.

Если кордит слишком тверд для мельницы, его можно размягчить воздействием паров ацетона[A] или довести до необходимой степени измельчения с помощью острого умеренно грубого рашпиля. Если в парах ацетона он стал слишком мягким для мельницы, его следует нарезать на мелкие кусочки, которые можно довести до любой желаемой степени твердости простым выдерживанием на воздухе. Взрывчатые вещества, состоящие частично из желатинизированного коллодионного хлопка и частично из нежелатинизированного пироксилина, лучше всего измельчать в порошок рашпилем или размягчать воздействием паров смеси эфира и спирта при температуре от 40° F до 100° F.

[Сноска A: Г-н У. Каллен (Jour. Soc. Chem. Ind., 31 янв. 1901 г.) говорит: — "Несомненно, появление роговидных бездымных порохов в наше время немного затруднило придание испытанию того же объема, который оно имело при первом введении". Как правило, для каждого кажущегося аномальным результата можно найти простое объяснение, и в случайном удержании части растворителя, использованного при производстве, часто можно найти объяснение возникшей проблемы.]

~Баллистит.~ — В случае баллистита обработка такая же, за исключением того, что когда он находится в очень мелкозернистом состоянии, его не нужно нарезать.

~Тепловое испытание Гуттмана.~ — Это испытание было предложено г-ном Оскаром Гуттманом в докладе, прочитанном перед Обществом химической промышленности (том xvi., 1897 г.), взамен бумаги с йодидом калия и крахмалом, используемой в испытании Абеля. Используемая фильтровальная бумага смачивается раствором дифениламина[A] в серной кислоте. Раствор готовят следующим образом: возьмите 0,100 г кристаллов дифениламина, поместите их в широкогорлую колбу с притертой пробкой, добавьте 50 куб. см разбавленной серной кислоты (10 куб. см концентрированной серной кислоты на 40 куб. см воды) и поместите колбу в водяную баню при температуре от 50° до 55° C. При этой температуре дифениламин расплавится и сразу растворится в серной кислоте, после чего колбу следует вынуть, хорошо встряхнуть и дать остыть. После охлаждения добавьте 50 куб. см дважды дистиллированного глицерина Прайса, хорошо встряхните и храните раствор в темном месте. Испытание должно проводиться следующим образом: испытуемые взрывчатые вещества — пироксилин, нитроглицерин, динамит, взрывчатый желатин и т. д. — мелко измельчаются так же, как это предписано в настоящее время правилами Министерства внутренних дел. Бездымные пороха следует измельчать в колоколообразной кофейной мельнице как можно мельче и просеивать, как и раньше. 1,5 г взрывчатого вещества (из второго сита в случае бездымного пороха) взвешивают и помещают в пробирку, как использовалось ранее. Полоски хорошо промытой фильтровальной бумаги шириной 25 мм подвешивают на крючкообразной стеклянной палочке, как обычно. Каплю раствора дифениламина набирают с помощью чистой стеклянной палочки и касаются ею верхних углов фильтровальной бумаги так, чтобы при стекании двух капель вместе около четверти фильтровальной бумаги стало влажной. Затем ее помещают в пробирку, а ее, в свою очередь, в водяную баню, нагретую до 70° C. Реакция теплового испытания не должна проявляться менее чем за пятнадцать минут. Она начнется с того, что влажная часть бумаги приобретет зеленовато-желтый цвет, и с этого момента за бумагой следует внимательно следить. Через одну или две минуты на линии раздела между влажной и сухой частями фильтровальной бумаги внезапно появится темно-синяя метка, и это тот момент, который следует принять за результат.

[Сноска A: Д-р Г. Спика (Rivista, авг. 1897 г.) предлагает использовать гидрохлорид мета-фенилендиамина.]

~Испытание на выпотевание и разжижение для взрывчатого желатина, желатин-динамита и т. д.~ — Цилиндр из взрывчатого желатина и т. д. должен быть вырезан из испытуемого патрона, длина цилиндра должна быть равна его диаметру, а концы должны быть обрезаны ровно. Цилиндр следует поставить вертикально на плоскую поверхность без какой-либо обертки и закрепить булавкой, проходящей вертикально через его центр. В этом состоянии цилиндр должен подвергаться воздействию температуры в диапазоне от 85° до 90° F (включительно) в течение 144 часов подряд (шесть дней и ночей), и во время такого воздействия цилиндр не должен уменьшиться в высоту более чем на одну четверть своей первоначальной высоты, а верхняя обрезанная поверхность должна сохранять свою плоскостность и остроту края.

~Испытание на выпотевание.~ — Не должно быть отделения от общей массы взрывчатого желатина или желатин-динамита вещества с меньшей консистенцией, чем основная часть оставшегося материала, при любых условиях хранения, транспортировки или использования, или когда материал три раза подряд подвергается попеременному замораживанию и оттаиванию, или когда он подвергается описанному выше испытанию на разжижение.

~Пикриновая кислота.~ — Материал должен содержать не более 0,3 части минеральных или негорючих веществ на 100 частей по весу материала, высушенного при 160° F. Он не должен содержать более минимальных следов свинца. Сто частей сухого материала не должны содержать более 0,3 части общей (свободной и связанной) серной кислоты, из которых не более 0,1 части должно быть свободной серной кислоты. Его температура плавления должна быть от 248° до 253° F.

~Аммонит, беллит, робурит и взрывчатые вещества аналогичного состава.~ — Они должны выдерживать те же тепловые испытания, что и спрессованная нитроцеллюлоза, пироксилин и т. д.

~Хлоратные смеси.~ — Материал не должен быть слишком чувствительным и не должен проявлять склонности к повышению чувствительности при хранении. Он не должен содержать ничего, что могло бы привести к восстановлению хлората. Содержание хлоридов в пересчете на хлорид калия не должно превышать 0,25%. Материал не должен содержать свободных кислот или веществ, способных к образованию свободных кислот. Взрывчатые вещества этого класса, содержащие нитросоединения, подлежат тепловому испытанию.

~Регулятор Пейджа.~ — Наиболее удобным газовым регулятором для использования с аппаратом для тепловых испытаний является прибор, изобретенный доктором естественных наук Ф. Дж. М. Пейджем[A] (рис. 49). Он не подвержен влиянию колебаний барометрического давления, прост и удобен в установке. Он состоит из термометра с удлиненным стеклянным резервуаром диаметром 5/8 дюйма и длиной 3 дюйма. Шток термометра имеет длину 5 дюймов и внутренний диаметр от 1/8 до 3/16 дюйма. На расстоянии полутора дюймов от верхнего конца штока под прямым углом впаяна стеклянная трубка длиной 1 дюйм того же диаметра, что и шток, образуя Т-образное соединение. Стеклянная трубка (A) с наружным диаметром около 7/16 дюйма и длиной 1,5 дюйма снабжена с одного конца короткой плотной пробкой (C, рис. 50). В центре этой пробки просверлено отверстие, в которое плотно входит шток термометра. Другой конец этой стеклянной трубки закрыт плотно пригнанной пробкой, предпочтительно из индийской резины (I), в центре которой проделано отверстие с помощью тонкого шила. В полученное отверстие вставлена тонкая стеклянная трубка (B) длиной 3 дюйма, достаточно малого диаметра, чтобы свободно входить внутрь штока термометра.

[Сноска A: Chemical Soc. Jour., 1876, i. 24.]

Термометр заполняют ртутью через маленькую воронку до тех пор, пока уровень ртути (при желании получить определенную температуру) не окажется примерно на 1,5 дюйма ниже Т-образного отвода. Стеклянную трубку A, закрытую сверху пробкой I, через которую тонкая стеклянная трубка B проходит в шток термометра, теперь заполняют с помощью перфорированной пробки на нижнем конце, надетой на шток термометра. Трубка подачи газа присоединяется к верхней части трубки A, а горелка — к Т-образному отводу, так что газ поступает сверху, проходит вниз по тонкой трубке B, поднимается в пространстве между B и внутренней стенкой штока термометра и выходит через Т-образный отвод. Регулятор настраивают на заданную температуру, перемещая пробку C, а следовательно, и жестко прикрепленные к ней трубки A и B, вверх или вниз по штоку термометра до тех пор, пока регулятор не начнет перекрывать подачу газа при достижении желаемой температуры.

[Иллюстрация: РИС. 49. — РЕГУЛЯТОР ПЕЙДЖА.]

[Иллюстрация: РИС. 50. — ГАЗОВЫЙ РЕГУЛЯТОР ПЕЙДЖА, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ БАЙПАС И УСТРОЙСТВО ОТСЕЧКИ.]

Как только температура падает, ртуть сжимается, открывая конец трубки B. Подача газа возобновляется, и температура растет до тех пор, пока регулятор снова не перекроет газ. Чтобы предотвратить возможное погасание пламени из-за работы регулятора, латунная трубка, подающая газ к регулятору, соединяется с трубкой, отводящей газ от регулятора к горелке, через небольшой латунный кран (рис. 2). Этот кран образует регулируемый байпас, благодаря чему небольшое пламя может продолжать гореть, даже если регулятор полностью перекрыт. Очевидно, что количество газа, подаваемого через байпас, всегда должно быть меньше количества, необходимого для поддержания желаемой температуры. Этот регулятор, помещенный в стакан с водой на треноге, способен поддерживать температуру воды в течение четырех-пяти часов с точностью до 0,2° C, а в воздушной бане — в течение шести недель с точностью до 0,5° C.

Кратко подытожим метод использования регулятора: заполнив его ртутью примерно на 1/2 дюйма ниже Т-образного отвода, подсоедините подачу газа, как показано на схеме (рис. 2), при открытом латунном кране и трубке B, не перекрытой ртутью. Дайте газу полностью вытеснить воздух из аппарата. Опустите трубку A так, чтобы конец B оказался глубоко под поверхностью ртути. Закройте кран байпаса до появления минимального пламени. Поднимите A и B и дайте температуре подняться до желаемого уровня. Затем медленно опускайте трубки A и B, пока пламя не погаснет. После этого регулятор будет поддерживать температуру на заданном уровне.

~Испытание нитроцеллюлозы по методу Вилля.~ — Принцип испытания доктора В. Вилля[A] можно кратко описать следующим образом: регулярность, с которой нитроцеллюлоза разлагается в условиях, допускающих удаление продуктов разложения сразу после их образования, является мерой ее стабильности. В качестве разлагающего агента используется достаточно высокая температура (135° C), при этом взрывчатое вещество находится в постоянно сменяемой атмосфере диоксида углерода, нагретого до той же температуры: образующиеся оксиды азота прогоняются над раскаленной медью, где восстанавливаются до азота, после чего измеряются и сравниваются скорости выделения азота. Доктор Вилль считает, что лучшим определением и критерием стабильности нитроцеллюлозы является выделение равных количеств азота за равные промежутки времени при высокой температуре. Для целей производства особенно важно, чтобы материал был очищен до предела, то есть до точки, при которой дальнейшая промывка не приводит к изменению скорости его разложения, измеренной описанным способом.

[Сноска A: W. Will, Mitt. a. d. Centrallstelle f. Wissench. Techn. Untersuchungen Nuo-Babelsberg Berlin, 1902 [2], 5-24.]

Образец пироксилина (2,5 г) помещают в трубку для разложения шириной 15 мм и высотой 10 см и нагревают в масляной бане до постоянной температуры; образующиеся оксиды прогоняются над раскаленной медью, где они восстанавливаются, а азот собирается в измерительных трубках. Необходимо следить за тем, чтобы кислые продукты разложения не конденсировались ни в одной части аппарата. Воздух во всем аппарате предварительно вытесняется потоком диоксида углерода, поступающим из генератора или газгольдера и проходящим через скрубберы; этот поток газа поддерживается на протяжении всего эксперимента, а в конце системы газ поглощается крепким раствором едкого кали. Для защиты от опасности взрывов, которые иногда случаются, трубка для разложения и масляная баня окружены большим кожухом со стенками из листового железа и прочного стекла.

Аппарат доктора Вилля был модифицирован доктором Робертсоном[A] из Королевского порохового завода в Уолтем-Эбби. Форма используемого им аппарата показана на рис. 51.

~Газгольдеры CO_{2}.~ — Хотя высказывались возражения против использования сжатого CO_{2} в стальных баллонах из-за предполагаемого большого и переменного количества присутствующего в нем воздуха, тем не менее было установлено, что можно получить этот газ с содержанием воздуха всего 0,02%. Частые оценки содержания воздуха в CO_{2} из баллона показывают, что даже в коммерческом продукте, после удаления основной массы CO_{2}, остаточный газ содержит лишь очень небольшое количество воздуха, которое уменьшается постепенно и совершенно равномерно. Например, один баллон, который при анализе показал 0,03% воздуха по объему, после трех месяцев постоянного использования показал 0,02%. Преимущество использования CO_{2} из этого источника очевидно по сравнению с трудностями получения потока газа постоянного состава из аппарата Киппа или Финенера. Микрометрический винт в дополнение к основному клапану баллона с CO_{2} полезен для регулирования скорости потока. Следует провести контрольный опыт, чтобы определить количество воздуха в CO_{2} и внести соответствующую поправку в последующие показания.

[Сноска A: Jour. Soc. Chem. Ind., June 30, 1902, p. 819.]

[Иллюстрация: Рис 51. — Аппарат Вилля для испытания нитроцеллюлозы]

~Измерение давления и скорости потока.~ — Большое внимание уделяется измерению скорости потока газа, которое осуществляется путем подсчета с помощью секундомера количества пузырьков газа в минуту в небольшой промывной склянке с серной кислотой. Здесь устанавливается ртутный манометр, который полезен для обнаружения утечек в аппарате. Скорость потока, дающая наиболее удовлетворительные результаты, составляет 1000 куб. см в час. Если поток слишком быстрый, газ не успевает достаточно прогреться в стеклянной спирали, а если слишком медленный, происходит более быстрое разложение нитроцеллюлозы под действием не удаленных оксидов азота.

~Трубка для разложения.~ — Имеет форму и размеры, указанные доктором Виллем (15 мм в ширину и 10 см в высоту), при этом спираль для предварительного нагрева выполнена из тончайшей трубки для ареометров. Притертая выходная трубка удерживается на месте небольшим винтовым зажимом с цапфовыми подшипниками.

~Баня.~ — Чтобы позволить проводить два эксперимента одновременно, баня приспособлена для двух трубок разложения и работает по принципу воздушной бани Лотара Мейера, то есть сама баня, заполненная углеводородным маслом с высокой температурой вспышки и снабженная крышкой с двумя круглыми отверстиями для спиральных трубок, окружена покрытой асбестом оболочкой, внутри которой циркулируют продукты сгорания многочисленных маленьких газовых горелок. Мешалка, приводимая в движение водяным двигателем или, что еще лучше, двигателем горячего воздуха, имеет ряд спиральных лопастей, изогнутых для тщательного перемешивания масла. Таким образом достигается высокая равномерность и постоянство температуры. Баня также оснащена регулятором температуры и термометром.

~Трубка восстановления.~ — Изготовлена из меди и состоит из двух частей: внешней трубки и внутренней, доходящей почти до дна первой. Во внутреннюю трубку вставлена спираль из восстановленной медной сетки, а в кольцевое пространство между трубками помещена плотно набитая спираль из восстановленной меди. В нижней части входная трубка погружена в слой асбеста с оксидом меди, поверх которого находится слой асбеста с восстановленной медью. Через пробку из индийской резины проходит стеклянная трубка, выводящая CO_{2} и азот из трубки восстановления. Поскольку часть трубки, содержащая спирали, нагревается докрасна, на обеих трубках (внутренней и внешней) предусмотрены водяные рубашки для защиты пробки из индийской резины.

~Аппарат для измерения азота.~ — Используется измерительная трубка с зигзагообразным устройством, которая оказалась очень экономичной в отношении расхода поташа. Удобнее всего снимать показания, уравновешивая столбик раствора поташа и считывая объем газа при атмосферном давлении. Для этого кран непосредственно перед измерительной трубкой на мгновение закрывается, что, как было доказано, не оказывает вредного влияния на ход испытания. Во всех экспериментах, проводимых по этому методу, поправка на воздух вычитается из каждого показания, а остаток приводится к миллиграммам азота с внесением обычных поправок. Поскольку против этого метода часто выдвигались возражения на основании трудности интерпретации полученных результатов, доктор Робертсон провел серию экспериментов с целью стандартизации испытания, а также определения условий, при которых его можно применять наиболее чувствительным и эффективным образом. После испытания различных видов нитроцеллюлозы в качестве типичных представителей стабильных и нестабильных продуктов были выбраны, с одной стороны, штатный пироксилин, а с другой — экспериментальный пироксилин Z. Первым моментом, выявленным этими экспериментами, была поразительная однородность штатного пироксилина: во-первых, в отношении прямолинейного характера кривой выделения азота, а во-вторых, в отношении узкого диапазона, в который попадает большое количество результатов (15 образцов дали от 6,6 до 8,7 мг азота, выделившегося за четыре часа). В случае штатного пироксилина изменение скорости пропускания газа CO_{2} в широком диапазоне от 500 до 2500 куб. см в час дает незначительную разницу в скорости выделения азота. Однако с пироксилином Z (см. рис. 52) дело обстоит иначе. При работе со скоростью 1000 куб. см CO_{2} в час получается кривая выделения азота, которая имеет изгиб и хорошо отражает присущую материалу нестабильность, существование которой подтверждается другими соображениями. При работе со скоростью 1500 куб. см в час, как рекомендовал доктор Вилль, выделение азота представляется прямой линией, однако более крутой, чем у штатного пироксилина. Поэтому скорость пропускания CO_{2} была выбрана равной 1000 куб. см в час, или две трети от скорости доктора Вилля, и эта скорость, помимо заявленного преимущества — возможности диагностировать характер выделения азота в пироксилине Z, — в других случаях оказалась полезной для выявления взаимосвязей, которые при более высокой скорости были бы полностью скрыты.

[Иллюстрация: Рис. 52. — Результаты доктора Робертсона.]

[Иллюстрация: Рис. 53. — Штатный пироксилин для кордита, изготовленный на частном заводе.]

Показания снимаются через тридцать минут с момента начала нагревания нитроцеллюлозы, а затем с интервалами в пятнадцать минут в течение примерно четырех часов; свежий едкий кали добавляется каждые тридцать минут или около того. Удобно строить результаты в виде кривых. Кривые, приведенные на рис. 53, получены производителями пироксилина на частном заводе в Англии. Скорость выделения азота следующая:

Через 1 час. Через 2 часа. Через 3 часа. Через 4 часа. N. N. N. N. в миллиграммах. 1,25 2,55 4,5 5,75 1,5 3,25 5,25 6,75. Эти результаты весьма удовлетворительны, пироксилин был очень хорошего качества. Для удаления всего воздуха из аппарата требуется несколько часов. Доктор Вилль в своей оригинальной статье указывал пятнадцать минут, но этого оказалось недостаточно. Не было удовлетворительно доказано, что метод Вилля можно применять к желатинированным нитроцеллюлозным порохам. Удобно строить результаты в виде кривых; азот обычно указывается в кубических сантиметрах или миллиграммах, а показания снимаются каждые пятнадцать минут. Крутизна кривой является мерой стабильности исследуемой нитроцеллюлозы. Чем круче кривая, тем больше азота выделяется в единицу времени и тем менее стабильна нитроцеллюлоза. В случае нестабильной нитроцеллюлозы, нагреваемой в описанных условиях, выделение азота вначале происходит гораздо интенсивнее, чем в последующий период. Если нитроцеллюлоза очень нестабильна, происходят взрывы. Если выделение азота равномерно в течение длительного нагревания, то нитроцеллюлозу можно считать «нормальной». Если требуется определить абсолютное количество азота, выделившегося из нитроцеллюлозы, необходимо соблюдать следующие условия: (1) точное взвешивание нитроцеллюлозы; (2) определение количества воздуха в CO_{2} и вычитание его из полученного объема газа; (3) приведение объема газа к объему при 0° C и давлении 760 мм.[A]

[Сноска A: См. также Jour. Soc. Chem. Ind., Dec. 1902, pages 1545-1555, о «Стабильности нитроцеллюлозы» и «Исследовании нитроцеллюлозы», д-р Вилль.]

~Бергман и Юнк~[A] описывают метод испытания нитроцеллюлозы, который уже несколько лет используется на прусской испытательной станции. Аппарат состоит из закрытой медной бани, снабженной конденсатором и 10 углубленными трубками длиной 20 см. Путем кипячения амилового спирта в бане трубки можно поддерживать при постоянной температуре 132° C. Испытуемое взрывчатое вещество помещают в стеклянную трубку длиной 35 см и шириной 2 см, имеющую притертую горловину, в которую вставляется поглотительная колба. Весь аппарат окружен защитным экраном на случай взрыва. При проведении испытания 2 г взрывчатого вещества помещают в стеклянную трубку и хорошо утрамбовывают. Поглотительную колбу наполовину заполняют водой и вставляют в притертую горловину стеклянной трубки, которую затем помещают в одну из трубок бани, предварительно доведенную до температуры кипения (132° C). Выделяющиеся оксиды азота поглощаются водой в колбе, и по истечении двух часов трубки вынимают из бани; при охлаждении вода из колбы стекает обратно и смачивает взрывчатое вещество. Содержимое трубки фильтруют и промывают, фильтрат окисляют перманганатом, а азот определяют как оксид азота методом Шульце-Тимана. Авторы приходят к выводу, что стабильный пироксилин при нагревании до 132° C в течение двух часов выделяет не более 2,5 куб. см оксида азота на грамм, а стабильный коллодионный хлопок — не более 2 куб. см при тех же условиях. Процент влажности в испытуемом образце должен быть как можно ниже. Образец нитроцеллюлозы, содержащий 1,97% влаги, дал выделение 2,6 куб. см на грамм, в то время как тот же образец с 3,4% влаги дал выделение более 50 куб. см на грамм. Добавление карбоната натрия к нестабильной нитроцеллюлозе уменьшает скорость разложения, но если карбонат натрия тщательно смешать со стабильной нитроцеллюлозой, скорость разложения увеличится. Карбонат кальция и хлорид ртути влияния не оказывают. Если нестабильную нитроцеллюлозу экстрагировать спиртом, получается стабильное соединение. Процент растворимости нитроцеллюлозы в эфиро-спирте возрастает при нагревании до 132° C. У образца, который до нагревания имел растворимость 4,7%, после шести часов нагревания растворимость увеличилась до 82,5%.