Химики на защите Родины
занимательные факты на тему

«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.