叠氮化铅

✍ dations ◷ 2025-12-09 22:24:31 #叠氮化铅

叠氮化铅是一种无机化合物,化学式 Pb(N3)2,属于典型的叠氮化合物。纯净的叠氮化铅为白色结晶,在热安定性、流散性、耐压性等方面表现优良,常作为起爆药用于电雷管等火工品。

1890年,西奥多·库尔提乌斯(英语:Theodor Curtius)首次发现叠氮化铅,1907年,Hyronimas取得其在炸药行业的法国专利,6年后,使用叠氮化铅的雷管问世。早期使用未改性叠氮化铅的火工品在价格、综合性能等方面均不及使用雷酸汞的产品,之后发展出的粉末叠氮化铅、石蜡钝感叠氮化铅等改进产品也存在严重缺陷,使得其在第一次世界大战及之后近十年间的应用较为有限。1931年,美国在糊精控制叠氮化铅晶型领域取得突破,糊精叠氮化铅从此在军民领域广泛应用。自此,各国开始关注晶型控制剂对叠氮化铅改性方向的研究,先后提出了聚乙烯醇、羧甲基纤维素等作为控制剂的方案,这些改性叠氮化铅也先后在美国、苏联、英国等国的军用电雷管中得到应用。

叠氮化铅存在四种晶型,即α型、β型、γ型和δ型。α型和β型可通过改变结晶时的热力学和环境条件获得:在晶型控制剂环境下,β型结晶的生成会受到明显抑制;在160 °C水中,β型则会转化为α型。γ型和δ型属于不稳定晶型,目前难以获得纯净产物。

叠氮化铅为白色至浅黄色结晶,α型密度4.71g/cm3,β型密度4.93g/cm3。叠氮化铅在水中溶解度较低,但在5 °C至40 °C区间与温度仍然近似线性正相关,18 °C时约为2.3 g/L ,70 °C时则升至9.0 g/L 。此外,叠氮化铅在乙醇中溶解度极低,因而50%乙醇溶液也用作叠氮化铅的贮存溶液。

叠氮化铅热安定性、常温高湿安定性、高温高湿安定性均较为良好,满足耐高温起爆药的安定性要求,但是当其处于湿润的二氧化碳环境时仍会发生分解反应生成叠氮酸气体,进而与铜等金属反应形成少量叠氮化铜等其他叠氮化物,造成起爆药整体感度上升引发危险。

叠氮化铅与稀硝酸反应可以生成叠氮酸,但与浓硝酸反应会引发自身剧烈分解和爆炸:

叠氮化铅中的叠氮基团光活性极高,能够吸收光能量进而分解,该光解反应也会在一定能量的射线下引发爆炸:

叠氮化铅可以与强氧化剂溶液反应,其中与橙红色硝酸铈铵的反应会生成无色的硝酸铈,该反应可用以判断药品中叠氮化铅的存在: P b ( N 3 ) 2 + ( N H 4 ) 2 C e ( N O 3 ) 6 C e ( N O 3 ) 3 + P b ( N O 3 ) 2 + N H 4 N O 3 + N 2 {displaystyle {rm {Pb(N_{3})_{2}+(NH_{4})_{2}Ce(NO_{3})_{6}rightarrow Ce(NO_{3})_{3}+Pb(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+N_{2}uparrow }}}

叠氮化铅制备方法较为简单,原理为铅盐的水溶液(一般选用硝酸铅或醋酸铅)和叠氮化钠反应,反应式为:

直接反应生成的物质为含有β晶型的细粉末状叠氮化铅,在该状态下,叠氮化铅对静电和机械刺激极为敏感,难以从反应器皿中取出并压装成型,因此实际生产中一般会引入其他原料和工序对叠氮化铅进行改性,其中使用最为广泛的是糊精生产工艺。

该工艺以低浓度硝酸铅溶液和糊精溶液为底液,预先加入少量叠氮化铅晶种,在弱碱性和控温的条件下搅拌并升至指定化合温度,随后均匀加入低浓度叠氮化钠溶液继续控温搅拌数分钟,出料后将母液和所得晶体一并过滤,最终所得固体在经洗涤、干燥工序后即为纯度98%以上的α型叠氮化铅晶体,其结晶尺寸一般为0.05至0.08毫米,流散性良好,感度性能大幅改善。

叠氮化铅生产母液和洗涤液在冷却后可能会析出β型结晶形成隐患,因此,相关工序完成后需要先后加入亚硝酸钠溶液和稀硝酸对废液进行销毁处理。除该种方法外,废液还可以通过微米零价铁(mZVI)-过硫酸钠-臭氧法经系列反应去除。反应结束后,可使用三价铁离子的盐溶液进行检测,如依然存在叠氮根,则生成明显的红色叠氮化铁沉淀。

采用其他晶型控制剂的叠氮化铅产品制备工艺流程与糊精叠氮化铅类似,只在所用原料、环境条件方面存在一些差异。采用聚乙烯醇时机械感度下降但静电感度上升,且容易生成易碎的片状结晶造成意外引爆;采用羧甲基纤维素时结晶成球形,反应可在室温下进行且母液较为安全,自二十世纪六十年代末起开始广泛应用于各国军队。此外,二十世纪后半叶至今还衍生出了以石墨为晶核、反应中加入石墨烯、使用明胶和二硫化钼作为底液等多种提升导电性的方案,为叠氮化铅改性的另一研究方向。

叠氮化铅氧平衡(英语:Oxygen balance)为-5.5%,属负氧平衡炸药。其爆容为231 L/kg,爆热391 kcal(1,640 kJ)/kg,爆压34.3 GPa,3.8 g/cm3装填密度下爆速4500 m/s,4.6 g/cm3装填密度下爆速5300 m/s。

叠氮化铅机械感度较高,但其撞击感度低于雷酸汞,因而不常使用机械方法起爆该药品。叠氮化铅火焰感度较低,需要使用沥青钝化的斯蒂芬酸铅和细铝粉压装在其表面以协助点燃。相较而言,叠氮化铅最显著的优势在于其起爆性能,在糊精改性的条件下,其对PETN、HMX、RDX的极限起爆药量均不超过15 mg。

相关

  • 朱尔·梅利纳费利克斯·朱尔·梅利纳(法语:Félix Jules Méline,1838年5月20日-1925年12月21日), 法国政治家,1896至1898年间任总理。
  • 漫步华尔街《漫步华尔街》(),为一本具有一定影响力、以股票市场为主题的著作。作者为普林斯顿大学经济学讲座教授波顿·麦基尔(Burton Malkiel(英语:Burton Malkiel))。麦基尔主张资产报酬率由
  • 赖光四天王赖光四天王指源赖光之家臣,渡边纲、坂田金时、卜部季武和碓井贞光四人。相传平安时代,与源赖光一同征讨土蜘蛛、酒吞童子等神话怪物,建立显赫战绩。赖光四天王这个名词在许多日
  • 卷纸艺术卷纸艺术(英语:Quilling, paper filigree),又称衍纸。是一门以专用的工具将细长纸条卷成特定形状,用捏、折、皱、弯、搓、捻、挑,等方法做出造型,再搭配组成图案的纸艺。卷纸艺术始
  • 卡里加里博士的小屋《卡里加里博士的小屋》(德语:Das Kabinett des Doktor Caligari)是一部1920年罗伯特·威恩执导的德国无声恐怖电影,由Hans Janowitz和Carl Mayer编剧。该片是影响力最深远的德
  • 乔治斯·卡特鲁乔治斯·阿尔伯特·于连·卡特鲁(法语:Georges Albert Julien Catroux,1877年1月29日-1969年12月21日)是一名 法国陆军将军和外交官,在第一次世界大战和第二次世界大战中都曾服役,
  • 2009年成都公交车纵火案成都6·5公交燃烧事件是一起发生在2009年6月5日8时25分许,四川省成都市的公交车燃烧事件,造成28人死亡,74人受伤。经查这是一起特大故意放火刑事案件,犯罪嫌疑人张云良已当场死亡。成都公交公司一辆九路公交车在行至北郊三环川陕立交桥下桥处时发生燃烧,当场造成25人遇难,76人受伤。6月7日有两名极危重伤员因抢救无效去世。成都公交集团公司总经理、成都公交集团北星公交车有限公司董事长李树光于6月7日上午书面向成都市国有资产监督管理委员会和成都公交集团董事会提出辞去成都市公交集团公司总经理等职务。事故原因初
  • 别利那区比耶吉纳区位于波斯尼亚赫塞哥维纳东北,与布尔奇科特区、沙拉耶佛区、图兹拉州及克罗地亚、塞尔维亚相邻。
  • R217公路 (俄罗斯)R217公路,原编号M29,又称高加索公路(Кавказ),是俄罗斯的一条干线公路,连接克拉斯诺达尔和阿塞拜疆的边境,全长1,118公里。也是欧洲E50公路的一部分。苏联时代此路延伸至巴库。
  • 噶布喇噶布喇(17世纪?—1681年),都英额赫舍里氏,满洲正黄旗人。辅政大臣一等公索尼长子,康熙帝孝诚仁皇后之父。康熙朝领侍卫内大臣、议政大臣、太子少保及佐领。康熙十三年(1674年)五月,孝诚仁皇后崩逝後,康熙帝推恩所生,授噶布喇一等公爵,世袭罔替。康熙二十年(1681年)九月十八日,噶布喇病逝後,谥号:恪僖。废皇太子胤礽的外祖父。据《钦定八旗满州氏族通谱》:‘索尼长子噶布喇初任领侍卫内大臣兼佐领,圣祖仁皇帝以噶布喇系孝诚仁皇后之父特赐殊恩封为一等公加太子少保卒。赐祭葬如典礼,谥恪僖,立碑墓道’。(《圣祖仁