Sprengstoffe

Unter dem Begriff Sprengstoffe oder Explosivstoffe versteht man Stoffe die beim Erwärmen oder bei mechanischer Einwirkung sehr heftig reagieren. Dabei entsteht in einer stark exothermen Reaktion ein großes Volumen an heißem Gas, welche ein vielfaches des Ausgangsvolumen annehmen. Solche explosionsartige Reaktionen laufen nach einer schnell ablaufenden Kettenreaktion ab und verursachen einen enormen Explosiondruck, welcher einen lauten Knall zur Folge hat.

Schwarzpulver. Einer der ältesten Sprengstoffe ist das Schwarzpulver. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem Gemisch aus Kaliumnitrat, Schwefel und Kohle. Man verwendete den Sprengstoff bis ins 19. Jahrhundert hinein als Treibmittel für Kanonen und Geschosse. Heute spielt es lediglich in der Pyrotechnik eine Rolle zur Fertigung von Feuerwerkskörpern. Das Oxidationsmittel stellt im Falle des Schwarzpulvers das Kaliumnitrat dar. Für den Einsatz als Sprengstoff im engeren Sinne ist Schwarzpulver jedoch aufgrund seiner geringen Explosionsgeschwindigkeit von nur 500 m·s-1 weniger geeignet.

 

Nitroglycerin. Beim Nitroglycerin und dem TNT ist der für die Reaktion benötigte Sauerstoff im Sprengstoff selbst chemisch gebunden. Nitroglycerin oder Propantrioltrinitrat stellt einen Salpetersäuresester dar. Erstmals wurde die ölige Flüssigkeit vom italienischen Chemiker Sobrero im Jahre 1846 dargestellt. Bei Raumtemperatur kann die Flüssigkeit ohne Gefahr gelagert werden. Sie zerfällt jedoch bei Schlag oder Erhitzen explosionsartig.

Der Naturwissenschaftler Alfred Nobel machte es sich zur Aufgabe die Handhabung des Sprengöls zu erleichtern. Ihm gelang es eine Sprengkapsel zu entdecken mit deren Hilfe das Nitroglycerin kontrolliert zur Explosion gebracht werden konnte. In der Sprengkapsel befinden sich Initialzünder, wie sie schon 1823 von Liebig entdeckt wurden (das so genannte Knallquecksilber, Quecksilberfulminat). Diese können durch Schlag zur Explosion gebracht werden und zünden somit den eigentlichen Sprengstoff. Nitroglycerin blieb jedoch trotz Nobels Entdeckung unberechenbar in seiner Handhabung. Später kam Nobel (1867) auf die Idee das Sprengöl mit Kieselgur aufzusaugen, damit es leichter zu transportieren ist. Man nennt diese Form von Sprengstoff Dynamit.

TNT. 2,4,6-Trinitrotoluol wird durch die dreifache Nitrierung von Toluol gewonnen. Dabei erfolgt die Substitution stufenweise mit ansteigender Konzentration an Nitriersäure. TNT bildet farblose Kristalle die bei 81°C schmelzen. 1865 stellte Willbrand erstmals den Sprengstoff her, jedoch wurde seine Eignung als Sprengstoff erst 25 Jahre später entdeckt. Im Gemisch mit Hexogen wird TNT als Sprengstoff in Granaten und Bomben verwendet. Bei einer Explosion zerfällt TNT sehr schnell in Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf und Stickstoff. Aus eine Kilogramm der Verbindung entstehen bei dem explosionsartigen Zerfall 690 Liter Gase. Bei der Reaktion werden bis zu 400kj Energie und eine Temperatur von 2820°C erreicht. Die Detonationsgeschwindigkeit liegt bei 6900m·s-1.

 

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