Химия на защите Родины (стр. 2 )

«Несомненно, что химия является одним из существенных факторов, от которых зависит успех современной войны. Производство взрывчатых веществ, качественных сталей, легких металлов, топлива – все это разнообразные виды применения химии, не говоря уже о специальных формах химического оружия. Советские химики призывают ученых всего мира использовать свои знания для борьбы с фашизмом» ( Из  выступления  выдающегося химика-учёного на антифашистском митинге.)  Значение химии в войне определялось ее участием в развитии  основных направлений, по которым проводились научно-исследовательские разработки для нужд фронта. Первым направлением служило создание боеприпасов и других составов специального назначения (зажигательные смеси, топливо для ракетных установок). Второе направление - создание специальных пищевых, медицинских и технических препаратов, обеспечивающих решение специфических задач постоянно выдвигаемых в условиях войны. Третьим важным направлением был поиск новых видов сырья и энергии, а также содействие развитию металлургической, машиностроительной и оборонной промышленности в создании сплавов специального назначения, продуктов органического синтеза спецназначения.

1941 год, начало вой­ны... Немецкие танки рвались к Москве, Красная Армия сдерживала врага. Не хватает обмундирования, продовольствия и боеприпасов, но самое главное — катастрофически не хватает противотанковых средств. В этот критический период на помощь приходят ученые-энтузиасты: в два дня на одном из военных заводов на­лаживается выпуск бутылок КС (Качурина-Солодовникова), или просто бутылок с горючей смесью. Это неза­мысловатое химическое устройство уничтожает немецкую технику не только в начале войны, но даже в 1945 году в Берлине.

Что представляют собой бутылки КС? К обыкновенной бутылке прик­реплялись резинкой ампулы, содер­жащие концентрированную серную кислоту, бертолетову соль, сахарную пудру. В бутылки заливали бензин, ке­росин или масло. Как только такая бутылка при ударе разбивалась о броню, компоненты запала вступали в химическую реакцию, происходила сильная вспышка, и горючее воспла­менялось. Три компонента запала бе­рутся в отдельности, их нельзя сме­шивать заранее, т. к. получается взрывоопасная смесь. Реакции, иллюстрирующие действие запала

3KClO3 + H2SO4 = 2ClO2 + KСlO4 + K2SO4 + H2O,

2ClO2 = Cl2 + 2O2,

C12H22O11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O

Коктейль Молотова. Эти жидкости представляли собой желто-зеленый или темно-бурый раствор, содержавший сероуглерод, фосфор и серу, имевший низкую температуру кипения, время горения – 2–3 мин, температуру горения – 800–1000 °С; обильный белый дым при горении давал еще и ослепляющий эффект. «Боевой счет» бутылок впечатляет: по официальным данным, за годы войны с их помощью советские бойцы уничтожили : 2429 танков, самоходных артиллерийских установок и бронемашин,  3736 дзотов и других укрепительных сооружений,738 автомашин и  65 военных складов.

Зажигательные бомбы. Многие наши свер­стники в военные годы во время на­летов дежурили на крышах домов, ту­шили зажигательные бомбы. Начин­кой таких бомб была смесь порошков А1, Mg и оксида железа, детонатором служила гремучая ртуть. При ударе бомбы о крышу срабатывал детона­тор, воспламеняющий зажигатель­ный состав, и все вокруг начинало го­реть Горящий зажигательный состав нельзя потушить водой, т. к. раска­ленный магний реагирует с водой.

4Al + 3O2 = 2Al2O3,  2Mg + O2 = 2MgO,  3Fe3O4 + 8Al = 9Fe + 4Al2O3.

Mg + 2Н2O = Mg(ОН)2 + Н2.

Алюминий использо­вался не только в зажигательных бомбах, его применяли для «актив­ной» защиты самолетов. При отражении налетов авиации союзников на Гамбург операторы не­мецких радиолокационных станций обнаружили на экранах индикаторов неожиданные помехи, которые дела­ли невозможным распознавание сиг­налов от приближающихся самоле­тов. Помехи были вызваны лентами из алюминиевой фольги, сбрасывае­мыми самолетами союзников. При налетах на Германию было сброшено примерно 20000 тон алюминиевой фольги.

Во время ночных нале­тов для освещения цели бомбарди­ровщики сбрасывали на парашютах осветительные ракеты. В состав та­кой ракеты входили порошок магния, спрессованный с особыми составами, и запал из угля, бертолетовой соли и солей кальция. При запуске освети­тельной ракеты высоко над землей ярким пламенем горел запал, по мере снижения свет постепенно делался более ровным, ярким и белым — это загорался магний. Когда цель стано­вилась хорошо освещена, летчики на­чинали прицельное бомбометание.

Магний использовали не только для создания осветитель­ных ракет. В огромном количестве его использовали в авиационной про­мышленности — основном потреби­теле этого металла. Магний добывали даже из морской воды. Технология его извлечения такова: морскую воду смешивают в огромных баках с изве­стковым молоком, затем, действуя на выпавший осадок соляной кислотой, получают хлорид магния, из которого электролизом выделяют металличес­кий магний.

МgС12 + Са(ОН)2 →Мg (ОН) 2 + СаС12        

Мg(ОН)2 + 2НС1→МgС12 + 2Н20

МgCl2→Mg+Cl2 (Электролиз)

Пороха:  В основном во время войны использо­вался порох нитроцеллюлозный (без­дымный) и реже — черный (дымный). Основой первого является высокомо­лекулярное взрывчатое вещество нитроцеллюлоза, а второй представ­ляет собой в процентах: нитрат калия 75%, углерод 15%, сера 10%. Грозные боевые «катюши» и знаменитый штурмовик ИЛ-2 были вооружены реактивными снарядами, топливом для которых служили бездымные пороха. Взрывчатое вещество кордит, ис­пользуемое для начинки гранат и раз­рывных пуль содержит приблизи­тельно 30% нитроглицерина и 65% пи­роксилина (пироксилин представляет собой тринитрат целлюлозы).

Подводники с полным правом могут сказать: «Химия – это жизнь».

Ca(MnO4)2 + 3H2O2 = 2MnO2 + Ca(OH)2 + 2H2O + 3O2.

Пероксид водорода разлагался на водяной пар и кислород. В кислороде сжигалось жидкое топливо. Водяной пар смешивался с газами, образующимися от сжигания топлива. Полученная парогазовая смесь приводила в движение турбину.

В начале войны, когда от торпед и бомб, привязанных к специально обученным акулам, тонуло немало кораблей, возникла необходимость в надежном средстве защиты от акул.

В решении этой проблемы приняли участие многие ученые и охотники на акул. Оказалось, что акулы не переносят сульфат меди. Они с жадностью хватали приманки без сульфата меди и обходили стороной контрольные приманки с препаратом

Химики также  нашли способ регенерации воздуха с помощью пероксида натрия, который взаимодействуя с углекислым газом выделяет кислород.

Химия для ПВО

Трудная задача стояла перед войсками ПВО. На нашу Роди­ну были брошены тысячи самолетов, пилоты которых уже имели опыт войны в Испании, Польше, Норвегии, Бельгии, Франции. Для защиты горо­дов использовали все возможные средства. Кроме зенитных орудий не­бо над городами оберегали наполнен­ные водородом шары, которые меша­ли пикированию немецких бомбар­дировщиков. Во время ночных налетов вражес­ких пилотов ослепляли специально выбрасываемыми составами, содер­жащими соли стронция и кальция. Для заполнения шаров водородом в военном деле использо­вался силиконовый способ, основан­ный на взаимодействии кремния с раствором гидроксида натрия. Реак­ция идет по уравнению:

Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑

Для получения водорода использо­вался также гидрид лития. Таблетки этого соединения служили америка­нским летчикам портативными ис­точниками водорода, которыми они пользовались при авариях над морем: под действием воды таблетки момен­тально разлагались, наполняя водоро­дом спасательные средства — надув­ные лодки, жилеты, сигнальные ша­ры-антенны.

LiH+ H2O→LiOH + H2↑

Искусственно создан­ные дымовые завесы помогли сохра­нить жизни тысяч советских бойцов. Эти завесы создаются при помощи дымообразующих веществ. Первым веществом, которое начали использо­вать для этого, был белый фосфор. Дымовая завеса при использовании белого фосфора состоит из частиц оксидов фосфора и капель фосфорной кисло­ты.

Роль  других неорганических веществ в войне. Кислород – сильный окислитель. Все процессы горения (горение пороха при проведении выстрела из всех видов стрелкового оружия, разнообразных орудий, ракетно-артиллерийских систем), взрывы мин, снарядов, фугасов, гранат происходят при прямом и непосредственном участии кислорода. Любое пористое горючее вещество, например опилки, будучи пропитанными голубоватой холодной жидкостью - жидким кислородом, становится взрывчатым веществом. Такие вещества называются оксиликвитами и в случае необходимости могут заменить динамит. При запуске и полете ракет, самолетов и вертолетов, при движении автомобилей, разнообразных боевых машин (танков, самоходных установок, боевых машин пехоты), движении кораблей необходимая для этого энергия появляется за счет процессов окисления разнообразных видов топлива. Чистый жидкий кислород применяют как окислитель в реактивных двигателях, как окислитель ракетных топлив. Поэтому баки с жидким кислородом - неотъемлемая принадлежность большинства жидкостных ракетных двигателей. Нельзя забывать и о том, что кислород необходим для обеспечения дыхания и жизнедеятельности человека, поэтому так много внимания уделяется пополнению запасов кислорода в замкнутом объеме, например, на подводных лодках, на пунктах боевого дежурства ракетчиков и т. д. В состав системы регенерации воздуха подводного корабля входят кислородные баллоны и электролитические генераторы. Под действием постоянного тока в генераторах дистиллированная вода разлагается на кислород и водород. Одна такая установка, по данным зарубежной печати, способна производить до 70 кубических метров кислорода в сутки. В качестве аварийного средства пополнения запасов кислорода не только на подводных лодках, но и на космических кораблях используются так называемые хлоратные свечи - цилиндрической формы шашки, отлитые или спрессованные из смеси хлората натрия, железного порошка, пероксида бария и стеклянной ваты. При сгорании свечей хлорат натрия разлагается на хлорид натрия и кислород. Одна такая свеча дает до трех кубических метров кислорода.