3.8. Химические свойства азида свинца

Щелочи разлагают азид свинца с образованием азида щелочного металла. Образующаяся на поверхности пленка нерастворимого оксида свинца предохраняет азид свинца от дальнейшего разложения.

Pb(N₃)₂ + 2NaOH  PbO + 2NaN₃ +H₂O

Азид свинца разлагается кислотами, при этом выделяется токсичная и взрывоопасная азотистоводородная кислота. Например,

Pb(N₃)₂ + 2HNO₃  Pb(NO₃)₂ + 2HN₃

В присутствии нитрита натрия азотная кислота разлагает азид свинца без выделения HN₃, что используют при уничтожении его отходов.

2 Pb(N3)2 + 6 HNO3 + 2 NaNO2  2 Pb(NO3)2 + 2 NaNO3+ + N2O + 3 H2O + 6 N2

Реакцию осуществляют следующим образом. Азид свинца, подлежащий уничтожению, вносят в раствор нитрита натрия, и после небольшой выдержки добавляют разбавленную азотную кислоту. Об окончании процесса разложения судят по полному растворению осадка и прекращению газовыделения. Поскольку есть вероятность образования следов азотистоводородной кислоты, то процесс ведут дистанционно и при включенной вытяжной вентиляции.

Для определения содержания азида свинца в техническом продукте его обрабатывают азотной кислотой в присутствии диоксида свинца

Pb(N3)2 + PbO2 + 4 HNO3  3 N2 + 2 H2O + 2 Pb(NO3)2

Реакция протекает в два этапа: на первом образуется пероксид водорода

PbO₂ + 2HNO₃  Pb(NO₃)₂ + H₂O₂

На втором этапе происходит окисление азотистоводородной кислоты пероксидом водорода до азота:

2HN₃ + H₂O₂  3N₂ + 2H₂O

Содержание Pb(N₃)₂ в образце азида свинца можно также определить с помощью раствора церийаммонийнитрата

Pb(N3)2 + 2 (NH4)2Ce(NO3)6  Pb(NO3)2 + 4 NH4NO3 + 2 Ce(NO3)3 + 3 N2

Содержание основного вещества в обоих случаях определяют по объему выделившегося азота. Последняя реакция также предложена для уничтожения небольших количеств азида свинца, так как более надежно гарантирует отсутствие азотистоводородной кислоты в продуктах разложения, чем традиционный процесс.

Влажный азид свинца в присутствии диоксида углерода разлагается с выделением HN₃, которая вступает в реакцию с медью или оксидом меди, что чрезвычайно опасно, если они входят в состав элементов оболочки средства инициирования.

Pb(N₃)₂ + СО₂ + H₂O PbСО₃ + 2НN₃

_‘o’

Cu  CuO

CuO + 2HN₃  Cu(N₃)₂ + H₂O

Образующийся в результате реакции азид меди значительно чувствительнее азида свинца. Следовательно, снаряжение азида свинца в оболочки из меди и ее сплавов должно быть исключено. По требованиям техники безопасности к производству и снаряжению азидом свинца были приняты алюминиевые и биметаллические (медь-сталь) гильзы, с которыми он не взаимодействует.

Под действием солнечного света Pb(N₃)₂ в вакууме разлагается на свинец и азот по реакции:

h

Pb(N₃)₂  Pb + 3N₂

При длительном хранении на воздухе, особенно на солнечном свету, белый порошок азида свинца постепенно желтеет вследствие образования карбоната свинца (см. выше). Карбонат свинца, с одной стороны, может снизить инициирующую способность заряда азида свинца, с другой стороны, он защищает нижележащие слои азида свинца от облучения светом и воздействия влаги и тем самым препятствует его дальнейшему разложению. Для предотвращения непосредственного контакта с атмосферой при снаряжении капсюлей-детонаторов сверху заряда азида свинца напрессовывают навеску ТНРСа, которая не только защищает азид свинца от влаги и света, но и повышает его восприимчивость к тепловому импульсу.

Азид свинца стоек к нагреванию. Так, заряды азида свинца хранили при 80 ^оС и их минимальный заряд после 4-х лет выдержки не изменился. Порогом термостабильности для зарядов азида свинца считается 200 ⁰С. После выдержки их при этой температуре в течение 6 часов они сохраняют свои взрывчатые свойства. Для работы при указанной температуре был разработан и успешно применяется термоэлектродетонатор ТЭД-200, где 200 – максимальная температура использования.

Что касается отрицательных температур, то азид свинца великолепно работает в оксиликвитных ВВ, где в качестве окислителя используется жидкий кислород, имеющий температуру кипения минус 183 ^оС.

Азид свинца плохо сыпуч, что вносит осложнение в автоматизацию производства. Для того чтобы улучшить сыпучесть и сделать возможным объемное, а не весовое отмеривание, используют различные модификации азида свинца, полученные введением добавок (парафин, декстрин, поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза и т.д.), которые улучшают сыпучесть продукта и несколько флегматизируют его. Это делает технологию снаряжения менее опасной, однако ухудшает эксплутационные свойства Pb(N₃)₂.

Для грануляции азида свинца первоначально пытались вводить добавки, применяемые для флегматизации БВВ, как, например, парафин. Так появился парафинированный азид свинца, обладающий лучшей сыпучестью. Парафин вводили в азид свинца при его получении. После введения парафина азид свинца гранулировали протиранием вручную через шелковую сетку и сушили. Однако практика показала, что при хранении таких капсюлей-детонаторов в южных районах, где температура окружающей среды достигала 60 ^оС и выше, парафин стекал, флегматизируя заряды БВВ в детонаторах, что приводило к отказам. Выход был найден в снаряжении капсюлей-детонаторов избыточным количеством азида свинца (0,25 г). За счет увеличения массы заряда азида свинца увеличивалась его способность инициировать заряд БВВ. Замену парафину нашли в церезине (горном воске), имеющем температуру плавления 80 - 90 ^оС, с добавлением пчелиного воска. Такая рецептура позволяла получать высококачественные заряды азида свинца и повысила надежность капсюлей-детонаторов.

В 1921 году Лоундес, исследуя влияние различных добавок на свойства азида свинца, обнаружил, что если вести синтез в слабощелочной среде и в момент осаждения добавить декстрин, то получается хорошо сыпучий азид свинца, не требующий дополнительной грануляции. Декстрин - модификация крахмала - применяется также в текстильной промышленности и ряде других производств.

В 1947 году в США исследовали механизм внедрения декстрина в кристаллическую структуру азида свинца. Свои свойства декстриновый азид свинца сохраняет более десяти лет. И до сегодняшнего дня декстриновый азид свинца широко применяется, занимая ведущее место у нас в России. На Западе в настоящее время отдано предпочтение натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы как добавке при синтезе азида свинца.

К перепрессовке различные модификации относятся по-разному: кристалличесий азид свинца не перепрессовывается при давлении 2 000 кг/см²; парафинированный выдерживает прессование не более чем при 800 кг/см²; декстриновый сохраняет свойства до давления 1200 кг/см².

Таким образом, добавки, снижая инициирующую способность, еще и снижают верхний предел давления прессования, хотя под такими давлениями в промышленности заряды не прессуются.

Наконец, последнее и самое главное свойство - инициирующая способность Pb(N₃)₂ . Минимальный заряд декстринового азида свинца по тротилу - 0,1 г (0,36 г у гремучей ртути); по тетрилу - 0,025 г; по гексогену - 0,015 г.

Хорошая инициирующая способность азида свинца позволяет снаряжать капсюля-детонаторы, в которых большая плотность азида свинца позволяет резко уменьшить объем заряда.