炸藥

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爆炸示範

炸藥Explosive material)是在一定的外界能量的作用下,由自身能量發生爆炸的物質[1]。一般情況下,炸藥的化學物理性質穩定,但不論環境是否密封,藥量多少,甚至在外界零供的情況下,只要有較強的能量(包括但不限於由起爆藥所提供)激發,炸藥就會對外界進行穩定的爆轟式作。炸藥爆炸時,能釋放出大量的熱能併產生高溫高壓氣體,對周圍物質起破壞、拋擲、壓縮等作用。炸藥能以其不同的性質去分類,例如以其擴張的速率去劃分。一種物質如能產生爆轟(Detonation),即爆炸速度較音速要快的稱作「猛炸藥」;如只能產生爆燃(Deflagration),即爆炸速度慢於音速,即稱作「低速炸藥」。如以「爆感度」劃分,即可分作一、二及三類,如只需極少能量或壓力即可引爆的稱作「起爆炸藥」或「一級炸藥」(primary explosives),爆感度較低的即可稱作「傳爆炸藥」或「二級」及「三級炸藥」(secondary or tertiary explosives)。[2]

近代最知名的炸藥為矽藻土炸藥(Dynamite),這是諾貝爾在1866年所研發出來的安全炸藥。在此之前所流行的炸藥是硝化甘油,威力雖大但極不穩定,諾貝爾為此投身炸藥研究,矽藻土炸藥為其第一個成品。

種類[編輯]

八硝基立方烷[編輯]

八硝基立方烷(英文:Octanitrocubane,ONC)是一種新型高能炸藥,分子式為C8(NO2)8,由立方烷的氫全部被硝基取代製得。它與三硝基甲苯類似,對震動的敏感度比較低,甚至用錘子砸也不會爆炸。

奧克托今[編輯]

奧克托今(HMX),也稱奧克托金、奧托金,是現今軍事上使用的綜合性能最好的炸藥,具有八元環的硝胺結構,命名為「1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮雜環辛烷」,化學名「環四亞甲基四硝胺」。HMX長期存在於乙酸酐法製得的黑索金(RDX)中,但是直到1941年才被發現並分離出來。HMX的撞擊感度比TNT略高,容易起爆,安定性較好,但成本較高。通常用於高威力的飛彈戰鬥部,也用作核武器的起爆裝藥和固體火箭推進劑的組分。

特屈兒[編輯]

特屈兒(Tetryl),也稱2,4,6-三硝基苯甲硝胺,是一種炸藥,分子式為C7H5N5O8。純品為白色無味晶體,但不純或受光時會發黃。微溶於水。

六硝基六氮雜異伍茲烷[編輯]

2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮雜異伍茲烷,簡稱六硝基六氮雜異伍茲烷HNIW,俗稱CL-20,是具有籠型多環硝胺結構的一個高能量密度化合物分子式為C6H6N12O12,為白色結晶。它由美國的尼爾森(Nielson)博士於1987年首先製得,主要用作推進劑的組分。[3]

六硝基苯[編輯]

高氯酸銨[編輯]

高氯酸銨,或稱過氯酸銨,是一種白色的晶體分子式為 NH4ClO4,有潮解性。它通常可以用來製造炸藥煙火,由於分解產生大量氣體,過去也用作火箭燃料,並用作分析試劑。

三過氧化三丙酮[編輯]

縮寫TATP,又稱「熵炸藥」

六亞甲基三過氧化二胺[編輯]

六亞甲基三過氧化二胺(HMTD、六甲氧胺)是一種撞擊感度很高的炸藥,常用作起爆藥,由Legler在1885年首先製得。[4]HMTD較穩定,起爆力超過雷汞苦味酸鉀,但低於疊氮化鉛。其製備方法簡單,原料易得,曾用於礦井中的爆破,[5]但已被更穩定的特屈兒等炸藥所取代。

目前HMTD大多用作自殺式襲擊炸彈中,恐怖分子在倫敦七七爆炸案[6]2006年跨大西洋航機恐怖襲擊陰謀[7]時使用的炸藥中也可能含有HMTD。

硝酸銨[編輯]

硝酸銨是極其鈍感的炸藥,比安全炸藥c4更為鈍感。一支工業8#雷管(起爆c4隻是用6#就可以了)都不足以起爆混合了敏化劑的硝酸銨。硝酸銨是最難起爆的硝酸炸藥,撞擊感度是:50kg鎚50cm落高,0%爆炸。相比起著名炸藥硝化甘油的200g鎚,20cm落高,100%爆炸的感度,可見硝酸銨的鈍感。而且硝酸銨一旦溶於水,起爆感度更是大大下降,根本是人力不可能撞擊引爆的。

主要用作肥料及工業用和軍用炸藥。並可用於殺蟲劑冷凍劑氧化氮吸收劑,製造笑氣、煙火等。

HE[編輯]

三硝基甲苯[編輯]

2,4,6-三硝基甲苯(英文:Trinitrotoluene,縮寫:TNT)是一種無色或淡黃色晶體,溶點為354 K(80.9°C)。它帶有爆炸性,是常用炸藥成份之一,例如混和硝酸銨可成為阿馬托炸藥。它由甲苯經過硝化而製成。它的IUPAC命名是2,4,6-三硝基甲苯,由於本身為黃色晶體,所以與苦味酸同時世稱「黃色炸藥」。

精煉的三硝基甲苯十分穏定。與硝化甘油不同,它對於摩擦、震動等都不敏感。即使是受到槍擊,也不容易爆炸。因此它需要雷管起動。它也不會與金屬起化學作用或者吸收水份。因此它可以存放多年。但它與強烈反應,生成不穩定的化合物。

每公斤TNT炸藥可產生420萬焦耳的能量[8]。值得注意的是三硝基甲苯比脂肪(38MJ/kg)和糖(17MJ/kg)釋放更少的能量,但它會很迅速地釋放能量,這是因為它含有可作為助燃劑,不需要大氣中的氧氣。而現今有關爆炸和能量釋放的研究,也常常用「公斤黃色炸藥」或「噸黃色炸藥」為單位,以比較爆炸地震行星撞擊等大型反應時的能量。

黑索金[編輯]

黑索金,或譯海掃更,是英文Hexogen的譯稱,化學名環三亞甲基三硝胺(cyclotrimethylenetrinitramine),縮寫RDX ,一種軍用高能炸藥

黑索金又名為旋風炸藥,化學式(CH2NNO2)3,白色,密度1.816/cm3。原設想用於醫藥,後來因為威力巨大(比硝化甘油強,是TNT的158%),被發展作炸藥用途。爆速達8750m/s,而且起爆容易,是綜合性極佳的炸藥。此外,還用作毒鼠藥。1899年德國在發表的專利中首次敘述製造黑索金,當時並沒有提出作為炸藥而是推薦作為醫用藥物,後來的發表的專利中提出了用於製造無煙發射藥。[9]

PLX[編輯]

PYX[編輯]

PBX[編輯]

塑膠炸藥[編輯]

C3[編輯]

C4炸藥[編輯]

C4炸藥('C-4 explosive)是可塑炸藥的一種。屬於「C」系列炸藥(有C1-6各種配方),成分不定,常出現在電影電視中。它的爆炸當量為1.34。當密度為1.59g/cm3時,C4爆速可達8040m/s。在77攝氏度貯存時不滲油,在-54至77攝氏度時保持可塑性。

C4炸藥由爆炸物、塑料粘合劑、可塑劑以及標籤劑(taggant)如2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷(DMDNB)組成。其中爆炸物為RDX旋風炸藥),大約佔總重的91%。可塑劑通常為己二酸二辛酯癸二酸二辛酯(5.3%),粘合劑為聚異丁烯

C4炸藥的穩定性非常高,只能結合引爆劑以電雷管引爆。即使受到槍擊也不會被引爆,被放到火中也只會慢慢地燃燒。越南戰爭時,士兵在巡邏期間曾通過點燃C4炸藥來給自己取暖。[10]

Semtex[編輯]

TATB[編輯]

PETN[編輯]

季戊四醇四硝酸酯(PentaErythritol TetraNitrate,簡稱PETN,又Penthrite)是已知最強烈的炸藥之一,其相對有效指數(R.E. factor)達1.66。由於它是一種比TNT對撞擊及摩擦更敏感的炸藥,所以一般不會單獨使用,而是與其他材料配合使用。一般來說,PETN主要用於地雷的藥引,用以在受壓時燃點其他穩定性較高的炸藥。

Torpex[編輯]

鋁末混合炸藥(Torpex)是比TNT更強50%的次級炸藥(secondary explosive),[11]。Torpex是由42%的RDX、40%的TNT和18%粉混合而成,它自1942年下半年起用於第二次世界大戰,其名稱來源於魚雷( 'Torpedo)炸藥(Explosive')的縮寫,它原來是為了用於魚雷而開發的。 Torpex在水下軍火開發上發揮了重要作用。

四疊氮甲烷[編輯]

疊氮化鉛[編輯]

疊氮化鉛(Pb(N3)2))是一種炸藥,為有毒的晶狀固體。

疊氮化鉛感度很強,通常在水和絕緣橡膠容器中儲存。從約150mm的高度落下,或7mJ的靜電放電都會導致它的爆炸。爆速大約為5.18km/s,可用作引爆其它炸藥,密度4.71 g/cm³,通常為白色至淡黃色的粉末。

疊氮化銀[編輯]

疊氮化銀(化學式AgN3),白色固體,難溶於水和鹼液,可溶於稀硝酸,具爆炸性。

疊氮化銅[編輯]

有毒,遇酸分解為疊氮化氫。黑棕色粉末或晶體。比重為在25攝氏度時2.604。爆炸溫度為215℃。屬高感度炸藥。很難溶於水,但微溶於酸(包括醋酸)和液氨。在空氣中加熱則迅速分解為氮氣。容易被水合肼溶液還原為疊氮亞銅。潮濕時無爆炸危險,乾燥時或用乙醚潤濕時對摩擦極敏感。置於火焰中發生爆炸,其起爆劑爆炸能力比疊氮化鉛強6倍,比雷汞強450倍。

雷汞[編輯]

雷酸汞顏色因為製造比率不同而變因,有灰、灰白、淡黃白等色。純的雷汞屬於淡黃白色。雷酸汞為較為敏感又猛烈的爆藥,微受碰撞、摩擦或與燃燒體、加熱體互相接觸,即發生爆炸,故用於起爆用藥。有毒,製備過程和爆炸時放出的氣體都有毒性,故雷汞目前已被更穩定的起爆藥所代替,如疊氮化鉛史蒂芬酸鉛二硝基重氮酚等。

黑火藥[編輯]

火藥又被稱為黑火藥,是一種早期的炸藥。現在雖然已經被無煙火藥三硝基甲苯等炸藥取代,但是現在還有生產以作為煙火鞭炮、模型火箭以及仿古的前鏜上彈槍枝的發射藥使用。

苦味酸[編輯]

苦味酸、2,4,6-三硝基苯酚是炸藥的一種,縮寫TNPPA,純淨物室溫下為略帶黃色的結晶。它是苯酚的三硝基取代物,受硝基電子效應的影響而有很強的酸性,名字由希臘語的πικρος—「苦味」得來,因其具有強烈的苦味。其難溶於四氯化碳,微溶於二硫化碳,溶於熱水、乙醇、乙醚,易溶於丙酮、苯等有機溶劑。

乾燥的苦味酸敏感度較低,僅略高於TNT,儲存和運輸都比較安全。但是某些苦味酸鹽的感度較高,因此儲存苦味酸必須用非金屬容器,裝於彈體中的苦味酸必須經過嚴格的乾燥,以阻止苦味酸腐蝕金屬,生成高感度的鹽。

苦味酸的氧平衡為-45.39%,爆發點320℃(5s),當密度為1.70g·cm-3時,爆熱和爆速分別為4.52MJ·kg-1和7.35km·s-1;密度為1.72g·cm-3時,爆壓為26.5GPa,爆溫約3000K,爆容約680L·kg-1。撞擊感度24%-36%,對摩擦不敏感。做功能力為315cm3(鉛孔擴張值),等效105%TNT當量;猛度16mm(鉛柱壓縮值),等效103%TNT當量。[12]

矽藻土炸藥[編輯]

矽藻土炸藥(英語Dynamite)又稱為黃色炸藥,是瑞典科學家阿爾弗雷德·諾貝爾於1866年發展出的一種炸藥。主要成份是硝化甘油木屑(或是任何可以吸附液體的物質)、硝石碳酸鈣混製而成。諾貝爾最初使用矽藻土(Diatomaceous earth) 又名 (diatomite)作為吸附硝化甘油的物質,在1867年諾貝爾得到矽藻土炸藥的專利權。

B炸藥[編輯]

B炸藥在美國以及西歐國家的軍火中非常常見,是從二戰初期直至1950年的標準爆炸物,直到一種更安全的炸藥開始逐漸取代它的位置。[來源請求] 一些 NATO的軍火商,例如Mecar[13] 依然在使用B炸藥製造產品。

B炸藥與Cyclotol相似,後者有著更高的RDX含量(接近75%)。

硝胺炸藥[編輯]

硝化甘油[編輯]

硝化甘油(Nitroglycerin),又稱硝酸甘油酯、三硝酸甘油酯、三硝酸丙三酯,是甘油的三硝酸酯,是一種爆炸能力極強的炸藥。1847年由都靈大學的化學家索布雷洛(Ascanio Sobrero)發明。常有人誤解「硝化甘油」是瑞典化學家阿爾弗雷德·諾貝爾(Alfred Bernhard Nobel)發明的,事實上諾貝爾只是當時最大的硝化甘油製造商,讓他致富的是在1866年利用硝化甘油發展出的矽藻土炸藥(Dynamite)。

硝化纖維[編輯]

硝酸四氨合銅(Ⅱ)[編輯]

相關條目[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ 辭海》縮印本,1999年版,1888頁。
  2. ^ 二業炸藥專用術語. 福建省工程爆破協會. [2013-07-03]. 
  3. ^ The Chemistry of Cubane
  4. ^ Legler, L. Ber. 1885, 18, 3343-3351.
  5. ^ Taylor, C. A.; Rinkenbach, W. H. Army Ordnance 1924. 5, 463-466
  6. ^ "London bombers used everyday materials" Reuters, August 4, 2005, retrieved April 16, 2006
  7. ^ Van Natta Jr., Don; Elaine Sciolino, Stephen Grey. In Tapes, Receipts and a Diary, Details of the British Terror Case. New York Times. 2006-08-27 [2006-10-12]. 
  8. ^ Babrauskas, Vytenis. Ignition Handbook. Issaquah, WA: Fire Science Publishers/Society of Fire Protection Engineers. 2003. 453. ISBN 0-9728111-3-3. 
  9. ^ 火藥 炸藥. cast.org.cn. 2008-04-10 [2009-6-24]. 
  10. ^ DavidPye Website
  11. ^ Hellions of the Deep, p.183
  12. ^ 歐育湘等. 《炸藥學》. 北京理工大學出版社. 2006.1: 178. ISBN 7-5640-0475-4. 
  13. ^ Mecar website