炸药

爆炸物是在一定的外界能量的作用下，由自身能量发生爆炸的物质。一般情况下，炸药的化学及物理性质稳定，但不论环境是否密封，药量多少，甚至在外界零供氧的情况下，只要有较强的能量（包括但不限于由起爆药所提供）激发，炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时，能释放出大量的热能并产生高温高压气体，对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。炸药能以其不同的性质去分类，例如以其扩张的速率去划分。一种物质如能产生爆轰（Detonation），即爆炸速度(爆速)较音速要快得多(通常是音速十多倍或以上)的称作“猛炸药”；如这种物质只能产生爆燃（Deflagration），即爆炸速度低得多，即称作“低速炸药”如火药或发射药，现在使用上有别于炸药的。现代标准的烈性炸药的爆速是天然的，因为即使是做成大块和在开放空间，但到达爆炸条件便会以一定的速度爆炸，所以有相对固定的爆速。相对低速炸药如果在适当条件也可以产生可观的爆炸力，例如把其做成极小的粉末和放在封密的坚固容器中引爆，也意味没有一个固定的爆速，但即使在理想条件下仍然远逊于猛炸药。反过来说也有科学家想利用纳米技术开发出以现代猛炸药为基础，威力为TNT数倍级的超级炸药。如以“爆感度”划分，即可分作一、二及三类，如只需极少能量或压力即可引爆的称作“起爆炸药”或“一级炸药”（primary explosives），爆感度较低的即可称作“传爆炸药”或“二级”及“三级炸药”（secondary or tertiary explosives）。不等爆感度的炸药的应用不一，第一级是只需要打击或压力便爆，二级是用火烧便爆的，两者作为信管用的。第三级才是须要猛火或别的炸药引爆的，所以较安全并成为最常用的主炸药。近代最知名的炸药为硝酸甘油炸药（Dynamite），这是诺贝尔在1866年所研发出来的安全炸药。在此之前所流行的炸药是硝酸甘油，威力虽大但极不稳定，诺贝尔为此投身炸药研究，硝酸甘油炸药为其第一个成品。八硝基立方烷（英文：Octanitrocubane，ONC）是一种新型高能炸药，分子式为C8(NO2)8，由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似，对震动的敏感度比较低，甚至用锤子砸也不会爆炸。奥克托今（HMX），也称奥克托金、奥托金，是现今军事上使用的综合性能最好的炸药，具有八员环的硝胺结构，命名为“1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷”，化学名“环四亚甲基四硝胺”。HMX长期存在于乙酸酐法制得的黑索金（RDX）中，但是直到1941年才被发现并分离出来。HMX的撞击感度比TNT略高，容易起爆，安定性较好，但成本较高。通常用于高威力的导弹战斗部，也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分。特屈儿（Tetryl），也称2,4,6-三硝基苯甲硝胺，是一种炸药，分子式为C7H5N5O8。纯品为白色无味晶体，但不纯或受光时会发黄。微溶于水。2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷，简称六硝基六氮杂异伍兹烷、HNIW，俗称CL-20，是具有笼型多环硝胺结构的一个高能量密度化合物，分子式为C6H6N12O12，为白色结晶。它由美国的尼尔森（Nielson）博士于1987年首先制得，主要用作推进剂的组分。高氯酸铵，或称过氯酸铵，是一种白色的晶体，分子式为NH4ClO4，有潮解性。它通常可以用来制造炸药、烟火，由于分解产生大量气体，过去也用作火箭燃料，并用作分析试剂。缩写TATP，又称“熵炸药”。六亚甲基三过氧化二胺（HMTD、六甲氧胺）是一种撞击感度很高的炸药，常用作起爆药，由Legler在1885年首先制得。HMTD较稳定，起爆力超过雷汞和苦味酸钾，但低于叠氮化铅。其制备方法简单，原料易得，曾用于矿井中的爆破，但已被更稳定的特屈儿等炸药所取代。目前HMTD大多用作自杀式袭击炸弹中，恐怖分子在伦敦七七爆炸案与2006年跨大西洋航机恐怖袭击阴谋时使用的炸药中也可能含有HMTD。硝酸铵是极其钝感的炸药，比安全炸药C4更为钝感。一支工业8#雷管（起爆C4只是用6#就可以了）都不足以起爆混合了敏化剂的硝酸铵。硝酸铵是最难起爆的硝酸炸药，撞击感度是：50kg锤50cm落高，0%爆炸。相比起著名炸药硝酸甘油的200g锤，20cm落高，100%爆炸的感度，可见硝酸铵的钝感。而且硝酸铵一旦溶于水，起爆感度更是大大下降，根本是人力不可能撞击引爆的。主要用作肥料及工业用和军用炸药。并可用于杀虫剂、冷冻剂、氧化氮吸收剂，制造笑气、烟火等。2,4,6-三硝基甲苯（英文：Trinitrotoluene，缩写：TNT）是一种无色或淡黄色晶体，溶点为354 K（80.9°C）。它带有爆炸性，是常用炸药成分之一，例如混和硝酸铵可成为阿马托炸药。它由甲苯经过硝化而制成。它的IUPAC命名是2,4,6-三硝基甲苯，由于本身为棕色晶体，所以20世纪初日本称其为“棕色炸药”。至于黄色炸药为其误称，沿用至今（事实上黄色炸药为苦味酸）精炼的三硝基甲苯十分穏定。与硝酸甘油不同，它对于摩擦、震动等都不敏感。即使是受到枪击，也不容易爆炸。因此它需要雷管起动。它也不会与金属起化学作用或者吸收水分。因此它可以存放多年。但它与碱强烈反应，生成不稳定的化合物。每公斤TNT炸药可产生420万焦耳的能量。值得注意的是三硝基甲苯比脂肪（38MJ/kg）和糖（17MJ/kg）释放更少的能量，但它会很迅速地释放能量，这是因为它含有氧可作为助燃剂，不需要大气中的氧气。而现今有关爆炸和能量释放的研究，也常常用“公斤黄色炸药”或“吨黄色炸药”为单位，以比较爆炸、地震、行星撞击等大型反应时的能量。黑索金，或译海扫更，是英文的cyclonite译称，化学名环三亚甲基三硝胺（cyclotrimethylenetrinitramine），缩写RDX，一种军用高能炸药。黑索金又名为旋风炸药，化学式(CH2NNO2)3，白色，密度1.816/cm3。原设想用于医药，后来因为威力巨大（比硝酸甘油强，是TNT的158%），被发展作炸药用途。爆速达8750m/s，而且起爆容易，是综合性极佳的炸药。此外，还用作毒鼠药。1899年德国在发表的专利中首次叙述制造黑索金，当时并没有提出作为炸药而是推荐作为医用药物，后来的发表的专利中提出了用于制造无烟发射药。C4炸药（C-4 explosive）是可塑炸药的一种。属于“C”系列炸药（有C1-6各种配方），成分不定，常出现在电影电视中。它的爆炸当量为1.34。当密度为1.59g/cm3时，C4爆速可达8040m/s。在77摄氏度贮存时不渗油，在-54至77摄氏度时保持可塑性。C4炸药由爆炸物、塑料粘合剂、可塑剂以及标签剂（taggant）如2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷（DMDNB）组成。其中爆炸物为RDX（旋风炸药），大约占总重的91%。可塑剂通常为己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯（5.3%），粘合剂为聚异丁烯。C4炸药的稳定性非常高，只能结合引爆剂以电雷管引爆。即使受到枪击也不会被引爆，被放到火中也只会慢慢地燃烧。越南战争时，士兵在巡逻期间曾通过点燃C4炸药来给自己取暖。季戊四醇四硝酸酯（PentaErythritol TetraNitrate，简称PETN，又Penthrite）是已知最强烈的炸药之一，其相对有效指数（R.E. factor）达1.66。由于它是一种比TNT对撞击及摩擦更敏感的炸药，所以一般不会单独使用，而是与其他材料配合使用。一般来说，PETN主要用于地雷的药引，用以在受压时燃点其他稳定性较高的炸药。铝末混合炸药（Torpex）是比TNT更强50%的次级炸药（secondary explosive），。Torpex是由42%的RDX、40%的TNT和18%铝粉混合而成，它自1942年下半年起用于第二次世界大战，其名称来源于鱼雷（'Torpedo)炸药（Explosive'）的缩写，它原来是为了用于鱼雷而开发的。Torpex在水下军火开发上发挥了重要作用。叠氮化铅（Pb(N3)2）是一种炸药，为有毒的晶状固体。叠氮化铅感度很强，通常在水和绝缘橡胶容器中储存。从约150mm的高度落下，或7mJ的静电放电都会导致它的爆炸。爆速大约为5.18km/s，可用作引爆其它炸药，密度4.71 g/cm³，通常为白色至淡黄色的粉末。叠氮化银（化学式：AgN3），白色固体，难溶于水和碱液，可溶于稀硝酸，具爆炸性。有毒，遇酸分解为叠氮化氢。黑棕色粉末或晶体。比重为在25摄氏度时2.604。爆炸温度为215℃。属高感度炸药。很难溶于水，但微溶于酸（包括醋酸）和液氨。在空气中加热则迅速分解为铜和氮气。容易被水合肼溶液还原为叠氮亚铜。潮湿时无爆炸危险，干燥时或用乙醚润湿时对摩擦极敏感。置于火焰中发生爆炸，其起爆剂爆炸能力比叠氮化铅强6倍，比雷汞强450倍。雷酸汞颜色因为制造比率不同而变因，有灰、灰白、淡黄白等色。纯的雷汞属于淡黄白色。雷酸汞为较为敏感又猛烈的爆药，微受碰撞、摩擦或与燃烧体、加热体互相接触，即发生爆炸，故用于起爆用药。有毒，制备过程和爆炸时放出的气体都有毒性，故雷汞目前已被更稳定的起爆药所代替，如叠氮化铅、斯蒂芬酸铅和二硝基重氮酚等。火药又被称为黑火药，是最早生产的炸药或发射药。现在虽然多已经被无烟火药及三硝基甲苯等炸药取代，但是因为其燃点较适中，所以现在主要作为信管中作为第二级导爆药。而因为威力虽不很大，但仍然可以起爆炸而不只是爆燃作用，所以生产以作为烟火、鞭炮、模型火箭以及仿古的前镗上弹枪支的发射药使用。苦味酸、2,4,6-三硝基苯酚是炸药的一种，缩写TNP、PA，纯净物室温下为略带黄色的结晶。它是苯酚的三硝基取代物，受硝基吸电子效应的影响而有很强的酸性，名字由希腊语的πικρος—“苦味”得来，因其具有强烈的苦味。其难溶于四氯化碳，微溶于二硫化碳，溶于热水、乙醇、乙醚，易溶于丙酮、苯等有机溶剂。干燥的苦味酸敏感度较低，仅略高于TNT，储存和运输都比较安全。但是某些苦味酸盐的感度较高，因此储存苦味酸必须用非金属容器，装于弹体中的苦味酸必须经过严格的干燥，以阻止苦味酸腐蚀金属，生成高感度的盐。苦味酸的氧平衡为-45.39%，爆发点320℃（5s），当密度为1.70g·cm-3时，爆热和爆速分别为4.52MJ·kg-1和7.35km·s-1；密度为1.72g·cm-3时，爆压为26.5GPa，爆温约3000K，爆容约680L·kg-1。撞击感度24%-36%，对摩擦不敏感。做功能力为315cm3（铅孔扩张值），等效105%TNT当量；猛度16mm（铅柱压缩值），等效103%TNT当量。硝酸甘油炸药（英语：Dynamite）又称为黄色炸药，是瑞典科学家阿尔弗雷德·诺贝尔于1866年发展出的一种炸药。主要成分是硝酸甘油与木屑（或是任何可以吸附液体的物质）、硝石和碳酸钙混制而成。诺贝尔最初使用硅藻土（Diatomaceous earth，又名diatomite）作为吸附硝酸甘油的物质，在1867年诺贝尔得到硝酸甘油炸药的专利权。B炸药在美国以及西欧国家的军火中非常常见，是从二战初期直至1950年的标准爆炸物，直到一种更安全的炸药开始逐渐取代它的位置。一些NATO的军火商，例如Mecar依然在使用B炸药制造产品。B炸药与Cyclotol相似，后者有着更高的RDX含量（接近75%）。硝酸甘油（Nitroglycerin），又称硝酸甘油酯、三硝酸甘油酯、三硝酸丙三酯，是甘油的三硝酸酯，是一种爆炸能力极强的炸药。1847年由都灵大学的化学家索布雷洛（Ascanio Sobrero）发明。常有人误解“硝酸甘油”是瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel）发明的，事实上诺贝尔只是当时最大的硝酸甘油制造商，让他致富的是在1866年利用硝酸甘油发展出的硝酸甘油炸药（Dynamite）。