Будрейко Е. Н.
Роль химической промышленности в развитии вооружений и оборонной техники чрезвычайно многостороння. Практически не существует ни одного ее вида, в создании которого химия не играла бы определяющей роли. Многие современные виды вооружений, включая атомное оружие и средства его доставки, стратегические ракеты, оперативные тактические виды вооружений, базируются на крупных химических открытиях. Можно сказать, что само развитие общества, химической науки и промышленности стимулировалось потребностью в новых видах вооружений.
Современные боевые действия невозможно представить без участия информационных космических средств, авиации, артиллерии, минометов, гранатометов, но чтобы они "работали", нужны новейшие химические материалы, а также многие тысячи тонн боеприпасов большой гаммы калибров, которые, в свою очередь, снаряжены порохами и взрывчатыми веществами, изготовленными по современным химическим технологиям.
Отечественная химическая промышленность и наука в период Первой мировой войны
Отечественная боеприпасная промышленность имеет глубокие исторические корни. Ее развитие во все времена характеризовало общий технический и военно-технический уровень страны. По расчетам Главного артиллерийского управления (ГАУ) в начале Первой мировой войны русской армии требовалось ежегодно 7,5 млн пудов бездымного и 800 тыс. пудов дымного пороха, в то время как отечественные заводы после реконструкции могли дать лишь около 1,364 млн пудов бездымного и 324 тыс. пудов дымного пороха. Это предопределило крупные закупки пороха за рубежом. За период с 1 июля 1914 г. по 1 января 1918 г. из-за границы было получено 6 млн 334 тыс. пудов, или 104 тыс. т бездымного пороха. Начальник ГАУ А.А. Маниковский писал: "Потребность, исчисленная по данным Ставки на период с 1 ноября 1916 г. по 1 января 1918 г., выразилась в 11 млн пудов, или около 700 000 пудов в месяц. Приблизительно только одна треть этой последней потребности могла быть удовлетворена русскими заводами, остальные две трети приходилось заказывать за границей.
Русская армия предполагала вести войну в расчете только на заготовленные в мирное время запасы. Запасов боевого снаряжения, заготовленного в мирное время, хватило лишь на первые четыре месяца войны. За три года войны Россия выдала заказов только одной Америке (все боеприпасы) на сумму около 1 287 000 000 рублей".
В октябре 1916 г. в докладе военному министру А.А. Маниковский признает: "В то же время необходимо отметить, что при более спокойном и внимательном отношении к этому делу можно было бы в значительной степени сократить число потраченных миллиардов, если бы, ограничиваясь заказами перечисленного выше и приобретением необходимого заводского оборудования, обратиться к развитию военной промышленности у себя и тем самым не допускать развития ее в других государствах за наш счет. Если бы так было поступлено с того момента, как выяснился истинный масштаб войны, то ныне картина была бы, конечно, иная".
Начальник ГАУ представил военному министру программу строительства военных казенных заводов; значительное место (~50%) в ней занимали предприятия по производству взрывчатых веществ и компонентов для них – толуола, селитры, кислот и т. д.
Война инициировала ускоренное развитие химической промышленности, были организованы новые для России химические производства по выпуску желтого фосфора для зажигательных боеприпасов, солей бария для пиротехники, хлороформа и др.
Таким образом, уже в начальный период войны обнажились слабости химической промышленности России, отсутствие должной связи ее с наукой.
Военные действия негативно сказались на научных исследованиях: в Комитете по техническим делам количество заявок на изобретения уменьшилось втрое против мирного времени; многие молодые химики ушли на фронт; установился режим секретности; нарушились традиционные связи с немецкими химиками. Однако научная общественность активно развернула деятельность по созданию оборонной промышленности. Так, Владимир Николаевич Ипатьев (1867–1952), выдающийся ученый, стоявший у истоков создания военно-химической промышленности России, уже в 1915 г. опубликовал ряд статей, в которых анализировалось состояние химической промышленности страны с точки зрения военной экономики и, что особенно важно, формулировались первоочередные меры по ее перестройке для успешного ведения войны с Германией. Он писал: "К началу войны у нас были в запасе химические знания и кадры химиков и химиков-инженеров… Было поставлено как лозунг – ничего не делать на заводе до тех пор, пока это не будет изучено в лаборатории, пока после лабораторных исследований это не будет исследовано в полузаводском масштабе".
Большой вклад в дело создания обороноспособной промышленности страны внес профессорско-преподавательский состав вузов. Это произошло несмотря на то, что численность его в области химии и химической технологии к 1914 г. была всего около 500 человек. К тому же обычный ход научной работы в вузах был нарушен, часть финансовых и интеллектуальных средств пошла на военные нужды, были эвакуированы учебные заведения Варшавы, Киева, Новой Александрии, снизилась активность вузов, оказавшихся в прифронтовой полосе.
В 1915 г. при Академии наук была создана Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). Ее ведущими членами были В.И. Вернадский, Н.С. Курнаков, И.П. Вальден, В.Е. Тищенко, А.Е. Фаворский, А.Е. Чичибабин, А.А. Яковкин. В 1916 г. в составе КЕПС были представлены десять научных и научно-технических обществ и пять министерств, а численность членов достигла 131 человека; кроме того, многие ученые привлекались к работе в комиссии на временной основе. В 1918 г. в состав КЕПС вошли Институт физико-химического анализа и Институт по изучению платины и других благородных металлов. В КЕПС существовали подкомиссии по битумам, глинам и огнеупорным материалам, платине, солям. Комиссия была самым крупным научным учреждением в первой трети XX в.
Воюя со страной, обладавшей такими традиционно высокоразвитыми химической наукой и мощной химической промышленностью, как Германия, нельзя было не учитывать всех ее возможностей в этих сферах. Однако применение немецкими войсками удушающих химических веществ – хлора (1915), а затем в сражениях у бельгийского города Ипр иприта (1917) – оказалось неожиданностью для международного сообщества и поставило его перед фактом возможности ведения масштабных боевых действий с применением химического оружия. Таким образом, в заключительный период войны Россия была поставлена перед необходимостью создания нового рода войск – химических, для обеспечения которых потребовалось развитие целых сфер науки и промышленности.
В 1915 г. при Русском физико-химическом обществе был организован Военно-химический комитет, что было связано с нуждами обороны. Большой вклад в укрепление химической промышленности и обороноспособности страны внесли ученые – члены Химического комитета при Главном артиллерийском управлении, где велась работа в пяти отделах: взрывчатых веществ, удушающих средств, зажигательных средств и огнеметов, противогазов, кислот.
В 1916 г. при Генеральном штабе был создан Военно-промышленный комитет под председательством В.Н. Ипатьева. Помимо военных, в него вошел ряд выдающихся ученых, таких как академик (1913) Н.С. Курнаков (1860–1941), родоначальник нового направления в общей химии – физико-химического анализа, основатель крупнейшей в СССР научной школы физикохимиков и химиков-неоргаников, организатор отечественной металлургической промышленности. К работе в Комитете активно привлекались будущий академик АН СССР (1939) А.Е. Фаворский (1860–1945), крупнейший химик-органик, автор основополагающих исследований по химии производных ацетилена и циклических углеводородов, работы которого позднее послужили основой для создания в СССР ряда важнейших производств, в том числе синтетического каучука; основатель отечественной школы по химии комплексных соединений Л.А. Чугаев (1873–1922); А.А. Яковкин (1860–1936), специалист в области теории растворов, разработавший метод получения чистого оксида алюминия из отечественного сырья; химик-органик В.Е. Тищенко (1861–1941), будущий академик АН СССР (1935), автор промышленного способа синтеза камфары из скипидара, и другие. Региональные бюро Военно-промышленного комитета были организованы в различных городах России.
С инновационной точки зрения война оказала стимулирующее воздействие на развитие химической промышленности, по сути превратив эту отрасль в полигон для разработки и внедрения в сжатые сроки новых технологий. Примером может служить метод получения азотной кислоты из аммиака, разработанный в Центральной научно-технической лаборатории Военного ведомства по инициативе и под руководством И.И. Андреева. Главное артиллерийское управление организовало 5 ноября 1915 г. временную хозяйственно-строительную комиссию в составе председателя В.Н. Ипатьева, членов Л.Ф. Фокина, И.И. Андреева, А.А. Яковкина и представителя Петроградского технологического института Н.М. Кулепетова. Последнему было поручено проектирование аппаратов и зданий; он же был назначен главным инженером строительства завода. В том же году первая в стране установка для получения азотной кислотй по этому методу была введена в строй. Важные изменения произошли и в других химических производствах: на коксохимических предприятиях возводились печи с установками для улавливания бензола, его гомологов и аммиака; начался перевод промышленности взрывчатых веществ на нефтяное сырье.
Своими успехами в военное время химическая промышленность России обязана целому ряду химиков и химиков-технологов. Выдающуюся роль в ее переводе на военные рельсы сыграл В.Н. Ипатьев, который с января 1915 г. возглавлял Комиссию по заготовке взрывчатых веществ Химического комитета при Главном артиллерийском управлении. Соединяя знания и навыки ученого и военного, В.Н. Ипатьев сумел объединить усилия научно-технической общественности, военных и военно-промышленных кругов, что дало большой положительный эффект для развития химической индустрии страны и укрепления ее обороноспособности.
В.Н. Ипатьеву с коллегами удалось решить задачу, казавшуюся невыполнимой: наладить в России производство взрывчатых веществ из бензола и толуола. В то же время незадолго до этого (1914) авторитетная комиссия под председательством профессора А.В. Сапожникова сделала вывод, что для организации производства толуола на новых заводах потребуется не менее полутора лет, поэтому выгоднее закупать взрывчатые вещества в США.
Комиссия по заготовке взрывчатых веществ должна была решить целый комплекс химико-технологических проблем. Это стало возможным лишь благодаря сотрудничеству с широким кругом химиков и промышленников. Так, большое оборонное значение имели работы крупнейшего ученого, впоследствии академика (1939) С.С. Наметкина (1876–1950) в области химии и технологии нефти. Технологией бензола и толуола занимались И.Н. Аккерман, Н.Д. Зелинский, С.В. Лебедев, А. Е. Порай-Кошиц, Ю.И. Аугшкап, Ю.А. Грожан, Н.Д. Натов, О. А. Гукасов и др. Над технологией серной кислоты по заданию Комитета работал талантливый русский ученый, представитель санкт-петербургской химической школы А.Е. Маковецкий (1880–1937).
Активная работа для нужд обороны велась в университетах. В Казанском университете профессора А.Е.Арбузов и А.Я. Богородницкий совместно с заведующим кафедрой фармакологии В.Н. Болдаревым исследователи способы защиты от различных отравляющих веществ разрабатывали методы получения различных медицинских препаратов. С.Н. Реформатский на заводе Физико-химического общества Киевского университета наладил производство медицинских препаратов.
Особое значение среди научных разработок имело создание Н.Д. Зелинским (1861–1953), выдающимся русским и советским ученым, будущим академиком АН СССР (1929), одним из основоположников органического катализа и нефтехимии универсального противогаза (совместно с инженером А. Кумантом, 1915), в котором в качестве сорбента использовался активированный уголь.
Широкому применению противогаза Зелинского в период боевых действий войска обязаны деятельности Н.А. Шилова (1872–1930), замечательного ученого и патриота России, профессора Высшего технического училища им. Н.Э. Баумана и Коммерческого института (позднее – Институт народного хозяйства им. Г.В. Плеханова), который с 1915 г. посвятил себя разработке мер защиты от удушающих газов, а затем изучению явления адсоробции в самом широком аспекте, став создателем современной методики исследования активных углей и основ теории действия противогаза – учения о динамической активации. За фундаментальные изыскания по нейтрализации действия удушающих газов Н.А. Шилов был специально отмечен командованием Западного фронта.
Таким образом, результаты деятельности возглавляемой В.Н. Ипатьевым Комиссии по заготовке взрывчатых веществ не только принесли ощутимые практические результаты, но и во многом изменили взгляд на возможности развития отечественной химической промышленности.
Уже к 1916 г. вопросами снабжения армии химическими продуктами, помимо комиссии, возглавляемой В.Н. Ипатьевым, занимался целый ряд организаций, в том числе: Комиссия удушающих средств, Военно-химический комитет, Комитет военно-технической помощи, химический отдел Центрального военно-промышленного комитета, химический отдел Земгора, химические отделы Московского и других провинциальных отделений Военно-промышленного комитета, Управление верховного начальника санитарной и эвакуационной части.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.portal-slovo.ru
Химия в военном деле
“…наука есть источник высшего блага человечества
в периоды мирного труда, но она и самое грозное
оружие защиты и нападения во время войны”.
Цель: охарактеризовать Великую Отечественную войну 1941–1945 гг. с позиции учебного предмета химии.
Задачи:
Образовательные : продолжить формировать умения работать с дополнительной литературой, оформлять наблюдения в письменном виде, формировать мысли во внешней и внутренней речи, закрепить специальные умения по химии.
Воспитательные : формировать представления о долге, патриотизме, о гражданской ответственности перед обществом, вырабатывать стремление служить высоким интересам своего народа, своей Отчизны.
Развивающие : формировать умения анализировать, сравнивать, обобщать, развивать у школьников самостоятельные умения преодолевать трудности в учении, создать эмоциональные ситуации удивления, занимательности.
65 лет, почти целая жизнь поколения людей, прошла с того памятного дня – 9 мая 1945 года. Страшные годы Великой Отечественной Войны – святые страницы истории нашей Родины. Их нельзя переписать заново. В них боль и печаль, величие подвига человеческого. И будь то химик или математик, биолог или географ, каждый учитель должен рассказать правду о войне. В годы войны в Вооруженных силах СССР имелись химические войска, которые поддерживали высокую готовность противохимической защиты частей и соединений действующей армии на случай применение фашистами химического оружия, уничтожали врага с помощью огнемётов и осуществляли дымовую маскировку войск. Химическое оружие – это оружие массового уничтожения, это отравляющие вещества и средства их применения; ракеты, снаряды, мины, авиационные бомбы с зарядом отравляющих веществ.
“Советские ученые-химики в период Великой Отечественной войны”
Крупнейший советский химик-технолог Семен Исаакович Вольфкович (1896-1980) в годы Великой Отечественной войны был директором и научным руководителем одного из ведущих исследовательских учреждений Наркомата химической промышленности - Научно-исследовательского института удобрений и инсектофунгицидов (НИУИФ). Ещё в 20–30-е гг. был известен как создатель технологических способов и организатор крупномасштабного промышленного производства фосфатов аммония и концентрированных удобрений на основе хибинских апатитов, элементарного фосфора из фосфоритных руд, борной кислоты из датолитов, фтористых солей из плавикового шпата. Поэтому уже с первых дней Великой Отечественной войны ему была поручена организация производства таких химических продуктов, в составе которых содержится фосфор. В мирное время эти продукты использовались в основном в производстве комплексных удобрений. В военное же время они должны были служить делу обороны, и прежде всего изготовлению на их основе зажигательных средств как одного из эффективных видов противотанкового оружия. Самовоспламеняющиеся вещества, получаемые на основе фосфора или смесей фосфора с серой, были известны и до начала Великой Отечественной войны. Но тогда они представляли собой не более чем объект научно-технической информации. “Как только стало известно о танковом наступлении врага,- вспоминает, - командование Красной Армии и Совет (по координации и усилению научных исследований в области химии для нужд обороны)приняли энергичные меры, чтобы наладить производство сплавов фосфора с серой на опытном заводе НИУИФа, где имелись специалисты по фосфору и сере, а затем и на ряде других предприятий... Фосфорно-серные составы заливали в стеклянные бутылки, которые служили зажигательными противотанковыми “бомбами” . Но как изготовление, так и метание таких стеклянных “бомб” во вражеские танки были опасны и для заводских работников, и для солдат. И хотя первое время, в 1941 г., такие средства применялись на фронте и оказали огромную пользу делу обороны, в следующем, 1942 г. их производство было кардинально усовершенствовано. и его сотрудники и, детально изучив свойства фосфорно-серных состав разработали условия, практически исключающие опасность их изготовления, транспортировки и боевого применения. Эта работа, отмечает, “была отмечена в приказе главного маршала артиллерии.
“Осенью 1941 г., овладев ближайшими аэродромами вокруг Ленинграда, немцы приступили к методичному уничтожению города систематическими бомбежками. Но враги понимали, что фугасными бомбами не удастся быстро сровнять с землей такой большой город. Пожары - вот на что они рассчитывали. Ленинградцы включились в активную борьбу с пожарами. В чердачных помещениях промышленных предприятий, музеев, жилых домов были установлены ящики с песком, щипцами. Люди дежурили на чердаках днем и ночью. Но несмотря на это, не все пожары смогли предотвратить. Так, 8 сентября 1941 г. бомбежки вызвали 178 пожаров. Горели целые кварталы, мосты, жировой завод. На знаменитых Бадаевских складах сгорело 3 тыс. тонн муки, 2,5 тыс. тонн сахара. Здесь возник огненный смерч, который бушевал более пяти часов. 11 сентября 1941 г. фашисты подожгли торговый порт. Факелом на суше и на воде горела нефть - топливо города.
Нужно было срочно искать способы огнезащиты. Известно, что лучшие антипирены - вещества, понижающие горючесть, - это фосфаты, которые при разложении поглощают теплоту. На Невском химическом комбинате хранилось 40 тыс. тонн суперфосфата - ценнейшего удобрения. Им пришлось пожертвовать для спасения Ленинграда. Была приготовлена смесь суперфосфата и воды в соотношении 3: 1. На Ватном острове оборудовали испытательный полигон, где выстроили два одинаковых деревянных дома . Один из них обработали противопожарной смесью. В каждый дом положили зажигательную бомбу и привели их в действие. Необработанный дом вспыхнул, как спичка. Через 3 мин 20 с. от него остались лишь тлеющие угли. Второй же дом не сгорел. На его крышу положили еще одну бомбу, взорвали. Расплавился металл, но дом не сгорел.
За один месяц огнезащитным составом было покрыто около 90 % чердачных перекрытий. Кроме жилых домов и промышленных зданий с особой тщательностью были обработаны антипиренами чердаки и перекрытия исторических памятников и культурных сокровищ: Эрмитажа, Русского музея, Пушкинского дома, Публичной библиотеки. На Ленинград упали тысячи фугасных и десятки тысяч зажигательных бомб, но город не сгорел”
Литература
Химия в школе №8 2001 год, стр. 32. Химия в школе №1 1985 год стр.6–12. Химия в школе №6 1993 год стр.16–17. Химия в школе №4 1995 год стр.5–9. . “Химический эксперимент с малым количеством реактивов”, М.: “Просвещение” 1989 год.
Викторина “Химия и быт”
По приказу Наполеона, для солдат долго находившихся в походе, было разработано дезинфицирующее средство с троекратным эффектом – лечебным, гигиеническим и освежающим. Ничего лучшего не было придумано и через 100 лет, поэтому в 1913 году на выставке в Париже это средство получило “Гран при”. Дошло это средство и до наших дней. Под каким названием оно выпускается у нас в стране? (Тройной одеколон) Однажды Бертолле растирал кристаллы KCIO3 в ступке, в которой на стенках осталось небольшое количество серы. Через некоторое время произошёл взрыв. Так впервые Бертолле осуществил реакцию, которую позднее стали применять при производстве… Чего? (Первых шведских спичек) Нехватка этого элемента в организме вызывает болезнь щитовидной железы. Спиртовым раствором простого вещества обрабатывают раны. О каком химическом элементе говорится? (Иод) Современные учёные с удивлением обнаружили, что гениальный живописец, скульптор, архитектор и учёный высказал поразительные конструктивные догадки об устройстве подводной лодки, танка, парашюта, шарикоподшипника, пулемёта. Оставил эскизные наброски летательных аппаратов, в том числе и вертолёта с механическим приводом. Назовите имя учёного. (Леонардо да Винчи (1452–1519) Какая работа имела особо важное значение для обороны России? (В 1890–1991 год выполняет работу по получению бездымного пороха, крайне необходимого для русской армии) Назовите вещество, дезинфицирующее воду. (Озон) Назовите кристаллогидрат необходимый и в строительстве, и в медицине (Гипс)
Вопросы для профильных классов
Зеркало
Что такое зеркало - знают все. Кроме бытовых зеркал, используемых с древнейших времен, известны технические зеркала: вогнутые, выпуклые, плоские, применяемые в различных приборах. Отражающие пленки для бытовых зеркал готовят из амальгамы олова, для технических зеркал - пленки из серебра, золота, платины, палладия, хрома, никеля и других металлов. В химии используются реакции, названия которых связаны с термином “зеркало”: “реакция серебряного зеркала”, “мышьяковое зеркало”. Что это за реакции, для чего их применяют?
Баня
Популярны в народе русские, турецкие, финские и другие бани.
В химической практике бани как лабораторное оборудование были известны с алхимического периода я подробно описаны Гебером.
Для чего применяются бани - в лаборатории и какие их разновидности вам известны?
Уголь
Уголь, которым топят печь и используют в технике, известен всем: это уголь каменный, бурый и антрацит. В качестве топлива или энергетического сырья не всегда используют уголь, но образные выражения с термином “уголь” применяют в литературе, например “белый уголь”, означающий движущую силу воды.
А что мы понимаем под выражениями: “уголь бесцветный”, “желтый уголь”, “зеленый уголь”, “синий уголь”, “голубой уголь”, “красный уголь”? Что такое “ретортный уголь”?
Огонь
В литература слово “огонь” употребляется в прямом и переносном смысле. Например, “глаза горят огнем”, “огонь желаний” и пр. С огнем связана вся история человечества, поэтому термины “огонь”, “огненный” сохранились с древнейших времен в литературе и в технике. Что означают термины: “огниво”, “греческий огонь”, “болотные огни”, “огниво Доберейнера”, “блуждающие огни”, “огненный нож”, “бенгальские огни”, “огни Эльма”?
Шерсть
После хлопка шерсть - второе по значению текстильное волокно. Она отличается низкой теплопроводностью, большой влагопроницае-мостью, поэтому нам легко дышится и бывает тепло зимой в шерстяной одежде. Но есть “шерсть”, из которой ничего не вяжут и не шьют - “философская шерсть”. Название пришло к нам из далеких алхимических времен. О каком химическом продукте идет речь?
Шкаф
Шкаф - распространенный предмет мебели домашнего обихода. В учреждениях мы встречаемся с несгораемым шкафом - металлическим ящиком для хранения ценных бумаг .
А какие шкафы и для чего используют химики?
Ответы на вопросы викторины
Зеркало
“Реакция серебряного зеркала” - характерная реакция альдегида с аммиачным раствором оксида серебра (I), в результате которой на стенках пробирки выделяется осадок металлического серебра в виде блестящей зеркальной пленки. Реакция Марша, или “мышьяковое зеркало”,- это выделение металлического мышьяка в виде черного блестящего налета на стенках трубки, через которую при нагревании до 300-400° пропускается мышьяковистый водород - арсин, разлагающийся на мышьяк и водород. Эта реакция используется в аналитической химии и в судебной медицине при подозрении отравления мышьяком.
Баня
Со времен алхимии известны водяные и песчаные бани, т. е. кастрюля или сковорода с водой или песком, дающие равномерный нагрев с определенной постоянной температурой. В качестве теплоносителя используют жидкости: масло (масляная баня), глицерин (глицериновая баня), расплавленный парафин (парафиновая баня).
Уголь
Бесцветный уголь” - это газ, “желтый уголь” - солнечная энергия, “зеленый уголь”- растительное топливо, “синий уголь” - энергия приливов и отливов морей, “голубой уголь” - движущая сила ветра, “красный уголь” - энергия вулканов.
Огонь
Огниво - это кусок камня или стали для высекания огня из кремня. “Огниво Доберейнера”, или химическое огниво, - смесь бертолетовой соли и серы, нанесенная на дерево, которая вспыхивает при внесении ее в концентрированную серную кислоту.
“Греческий огонь” - это смесь селитры, угля и серы, с помощью которой в древности защитники Константинополя (греки) сожгли арабский флот.
“Болотные огни”, или блуждающие огни, появляются на болотах или кладбищах, где при гниении органических веществ выделяются горючие газы, на основе которых - силан или фосфины.
“Огненный нож” - это смесь порошков алюминия и железа, сжигаемая под давлением в токе кислорода. С помощью такого ножа, температура которого достигает 3500 ° С, можно резать бетонные блоки толщиной до 3 м.
“Бенгальские огни” - это пиротехнический состав, горящий ярким цветным пламенем, в который входят бертолетова соль, сахар, соли стронция (красный цвет), соли бария или меди (зеленый цвет), соли лития (алый цвет). “Огни Эльма” - светящиеся электрические разряды на острых концах каких-либо предметов, возникающие во время гроз или снежных метелей. Название возникло в средние века в Италии, когда такое свечение наблюдалось на башнях церкви святого Эльма.
Шерсть
“Философская шерсть” - оксид цинка. Это вещество было получено в древности путем сжигания цинка; оксид цинка образовывался в виде белых пушистых хлопьев, напоминающих по виду шерсть. Применение “философская шерсть” находила в медицине.
Шкаф
В химической лабораторной технике для высушивания веществ используют сушильные электрические шкафы или печки с небольшой температурой нагрева до 100-200 °С. Для работы с ядовитыми веществами применяются вытяжные шкафы с принудительной вентиляцией .
Антипирены – фосфаты спасли город
В практике предупреждения пожаров используются специальные вещества, понижающие горючесть, – антипирены.
Осенью 1941 г., овладев ближайшими аэродромами вокруг Ленинграда, немцы приступили к методическому уничтожению города систематическими бомбежками. Но враги понимали, что фугасными бомбами не удастся быстро сравнять с землей такой большой город. Пожары – вот на что они рассчитывали. Ленинградцы включились в активную борьбу с пожарами. В чердачных помещениях промышленных предприятий, музеев, жилых домов были установлены ящики с песком, щипцами. Люди дежурили на чердаках днем и ночью. Но, несмотря на это, пожары бушевали по всему городу.
Нужно было срочно искать способы огнезащиты. Известно, что лучшие антипирены – это фосфаты, которые при разложении поглощают теплоту. На Невском химическом комбинате хранилось 40 тыс. т суперфосфата – ценнейшего удобрения. Им пришлось пожертвовать для спасения Ленинграда. Была приготовлена смесь суперфосфата и воды в соотношении 3:1, которая при испытаниях на полигоне показала положительные результаты: здания, обработанные смесью, не загорались при взрыве бомб.
За один месяц огнезащитным составом было покрыто около 90% чердачных помещений жилых домов и промышленных зданий, исторических памятников и культурных сокровищ. На Ленинград упали тысячи фугасных и десятки тысяч зажигательных бомб, но город не сгорел .
(Химия в школе №8 2001 год, стр. 32.)
“Об использовании неорганических веществ в военном деле”
Индивидуальные задания - презентации
Темы работ:
- Химики в годы войны Наследство Прометея Фосфор Соль плодородия Аммиачная селитра и взрывное дело Веселящий газ Бездымный порох и Первые шведские спички Огонь – в прямом и переносном смысле Философская шерсть Сочинение “Дети против войны” Работа с дополнительной литературой “Кто хочет стать отличником по химии?” (10 занимательных вопросов по химии по теме “Об использовании неорганических веществ в военном деле”, с градацией вопросов от простых к сложным) Реферат “Значение металлов и сплавов в современной военной технике” Реферат “Роль металлов в развитии человеческой цивилизации” Сказка “Металл - труженик” В ней проследить и образно отразить значение железа в развитии человеческой цивилизации. Начало сказки: “В некотором царстве, у подножия горы Магнитной, жил-был человек - старичок по имени Железо, а по прозвищу Феррум. Жил он в ветхой землянке ровно 5000 лет. Однажды…” Начало сказки: “Однажды на Всемирной выставке в Париже встретились Алюминий и Железо и давай спорить, кто из них важней …” Можно взять темы из различных наук: медицине, биологии, географии, истории, физики.
МЕТАЛЛЫ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ
Преподаватель химии Бессуднова Ю.В.
Медь, №29 . В годы Великой Отечественной войны главным потребителем меди была военная промышленность. Сплав меди (90%) и олова (10%) – пушечный металл. Гильзы патронов и артиллерийских снарядов обычно желтого цвета. Они сделаны из латуни – сплава меди (68%) с цинком (32 %). Большинство артиллерийских латунных гильз используется неоднократно. В годы войны в любом артиллерийском дивизионе был человек (обычно офицер), ответственный за своевременный сбор стреляных гильз и отправку их на перезарядку. Высокая стойкость против разъедающего действия соленой воды характерна для морских латуней. Это латуни с добавкой олова.
Молибден, № 42 . Молибден называют “военным” металлом, так как 90% его используется на военные нужды. Стали с добавкой молибдена (и других микродобавок) очень прочны, из них готовят стволы орудий, винтовок, ружей, детали самолетов, автомобили. Введение молибдена в состав сталей в сочетании с хромом или вольфрамом необычайно повышает их твердость (танковая броня ).
Серебро, № 47. Серебро в сплавах с индием использовалось для изготовления прожекторов (для противовоздушной обороны). Зеркала прожекторов в годы войны помогали обнаружить врага в воздухе, на море и на суше; иногда с помощью прожекторов решались тактические и стратегические задачи. Так, при штурме Берлина войсками Первого Белорусского фронта 143 прожектора огромной светосилы ослепили гитлеровцев в их оборонительной полосе, и это способствовало быстрому исходу операции.
Алюминий, № 13. Алюминий называют “крылатым” металлом, так как его сплавы с Mg, Mn, Be, Na, Si используются в самолетостроении. Тончайший алюминиевый порошок использовался для получения горючих и взрывчатых смесей. Начинка зажигательных бомб состояла из смеси порошков алюминия, магния 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, так как раскаленный магний реагирует с ней. Поэтому для тушения огня применяли песок.
Титан обладает уникальными свойствами: почти вдвое легче железа, всего лишь в полтора раза тяжелее алюминия. При этом он превосходит в полтора раза сталь по прочности и плавится при более высокой температуре, обладает высокой коррозийной стойкостью. Идеальный металл для реактивных самолетов.
Магний, № 12. Свойство магния гореть белым ослепительным пламенем широко используется в военной технике для изготовления осветительных и сигнальных ракет, трассирующих пуль и снарядов, зажигательных бомб. Металлурги используют магний для раскисления стали и сплавов.
Никель, № 28. Когда советские танки Т-34 появились на полях сражений, немецкие специалисты были поражены неуязвимостью их брони. По приказу из Берлина первый же захваченный Т-34 был доставлен в Германию. Здесь за него взялись химики. Они установили: русская броня содержит большой процент никеля, что делает ее сверхпрочной. Три качества этой машины - мощность огня, скорость, прочность брони - должны были так сочетаться, чтобы ни одно из них не приносилось в жертву другим. Нашим конструкторам во главе с М. И. Кошкиным удалось создать лучший танк периодаВторой мировой войны. Башня танка поворачивалась с рекордной скоростью: она делала полный оборот за 10с вместо обычных 35с. Благодаря небольшому весу и размеру танк был оченьманевренный. Броня с повышенным содержанием никеля не только оказалась самой прочной, но и имела самые выгодные углы наклона, поэтому была неуязвимой.
Ванадий, № 23 . Ванадий называют “автомобильным” металлом. Ванадиевая сталь дала возможность облегчить автомобили, сделать новые машины прочнее, улучшить их ходовые качества. Из этой стали изготовляют солдатские каски, шлемы, броневые плиты на пушках. Хромованадиевая сталь еще прочнее. Поэтому ее стали применять широко в военной технике: для изготовления коленчатых валов корабельных двигателей, отдельных деталей торпед, авиамоторов, бронебойных снарядов.
Литий, № 3. В годы Великой Отечественной войны гидрид лития стал стратегическим. Он бурно реагирует с водой, при этом выделяется большой объем водорода, которым заполняют аэростаты и спасательное снаряжение при авариях самолетов и судов в открытом море. Добавка гидроксида лития в щелочные аккумуляторы увеличивала срок их службы в 2-3 раза, что очень нужно было для партизанских отрядов. Трассирующие пули с добавкой лития при полете оставляли сине-зеленый свет. Вольфрам, № 74. Вольфрам относится к числу самых ценных стратегических материалов. Из вольфрамовых сталей и сплавов изготавливают танковую броню, оболочку торпед и снарядов, наиболее важные детали самолетов и двигатели.
Свинец, № 82. С изобретением огнестрельного оружия на изготовление пуль для ружей, пистолетов и картечи для артиллерии стали расходовать много свинца. Свинец – тяжелый металл, у него высокая плотность. Именно это обстоятельство послужило причиной массового использования свинца в огнестрельном оружии. Свинцовыми метательными снарядами пользовались еще в древности: пращники армии Ганнибала метали в римлян свинцовые шары. И сейчас пули отливают из свинца, лишь оболочку их делают из других, более твердых металлов.
Кобальт, № 27. Кобальт называют металлом чудесных сплавов (жаропрочных, быстрорежущих). Кобальтовая сталь использовалась для изготовления магнитных мин.
Лантан, № 57. Во время второй мировой войны лантановые стекла применяли в полевых оптических приборах. Сплав лантана, церия и железа дает так называемый “кремень”, который использовался в солдатских зажигалках. Из него же изготовляли специальные артиллерийские снаряды, которые во время полета при трении о воздух искрят
Тантал, № 73. Специалисты по военной технике считают, что из тантала целесообразно изготовлять некоторые детали управляемых снарядов и реактивных двигателей. Тантал – важнейший стратегический металл для изготовления радарных установок, передаточных радиостанций; металл восстановительной хирургии.
Дата создания: 2014/03/24
Год от года всё убыстряющимися темпами развивается военное дело. Своим прогрессом оно обязано многим отраслям знаний. Огромное значение в этом процессе играет химия. Успехи химии позволили совершить поистине революционные преобразования в боевой технике и способах вооруженной борьбы. Без участия химии, использования её достижений нельзя себе представить создание химического оружия, отравляющих веществ, развитие производства взрывчатых веществ.
Неорганические вещества в военном деле
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.
Велико значение серы для военного дела. Еще древние китайцы изобрели черный или дымный порох. В 682 году философ-химик Сунь Сы-Мяо описал его состав и рецепт приготовления. Позднее, в XII веке, в Китае появилось и первое огнестрельное оружие - бамбуковая трубка, заряженная порохом и пулей. Затем рецепты изготовления пороха попали через Индию и арабские государства в Европу. Так в арабских книгах XIII-XIV веков даны описания многих способов грубой и тонкой очистки природной селитры при действии на нее зольного щелока с последующей перекристаллизацией образовавшегося продукта. В тех же источниках содержатся рецепты зажигательных смесей и пиротехнических составов для так называемых «китайских стрел» или «китайских огненных копий». Черный порох состоит из 75% селитры , 15% угля и 10% серы .
Первым ставшим известным в России рецептом изготовления черного пороха стал рецепт, описанный Максимом Греком в 1250 году в «Книге огня»: «Возьми один фунт живой серы, 2 фунта липового или ивого угля, 6 фунтов селитры. Очень мелко разотри эти три вещества на мраморной доске и смешай». Еще в книгах по арабскому военному искусству XIV века описаны способы использования такого пороха для стрельбы: вначале в дуло орудия засыпался "пороховой заряд", а поверх него - слой «орехов» (вероятно, свинцовых шариков). При воспламенении пороха образующиеся газы (молекулярный азот, углекислый газ, угарный газ, кислород в смеси с дымом, содержащим сульфат и карбонат калия) с силой выбрасывали «орехи» из ствола пушки. Изобретение пороха и применение его в военных целях, способствовало дальнейшему совершенствованию вооружения (привело к появлению пушек и ружей).
В 1839 году американец Чарльз Гудьир разработал способ вулканизации каучука, то есть способ превращения каучука в резину. Под действием серы при умеренном нагревании каучук приобретал большую твердость, прочность, становился менее чувствительным к переменам температуры. С тех пор началось победное шествие резинотехнических изделий по земному шару. В настоящее время уже невозможно представить не только развитие современного автомобилестроения, но авиации и даже космонавтики. Поскольку огромную роль в обеспечении живучести любого из названных (и не названных) видов техники играют именно разнообразные уплотнительные детали (прокладки, втулки, шланги и т.д.), сделанные из резины. Так, например, в такой небольшой машине, как легковой автомобиль типа "ФИАТ-124", число резиновых технических деталей составляет около 460 штук (288 наименований), а в современном военно-транспортном самолете число таких деталей превышает 100.000 штук. Для того, чтобы изготовить автомобиль нужно израсходовать около 14 кг серы.
Водо- и газонепроницаемость резины используются при создании современных средств защиты органов дыхания (противогаза) и кожных покровов (общевойсковой защитный комплект). Поэтому сера расходуется и на изготовление этих средств индивидуальной защиты. А, вместе с тем, сера как элемент, входит и в состав отравляющих веществ: иприта, кислородного иприта.
В качестве окислителя жидкого ракетного топлива на основе авиационных бензинов и керосинов применяется как сама концентрированная азотная кислота , так 20%-ный раствор диоксида азота (IV) в концентрированной азотной кислоте. Оксид азота (IV) вводится с целью снижения корродирующих свойств азотной кислоты, повышения стабильности окислителя и усиления его окислительных свойств. Интересно, что другой из оксидов азота - оксид азота (I) , так называемый "веселящий газ" или закись азота, используется в военной медицине как анестезирующее вещество при проведении операций под общим наркозом.
Очень важным является применение натриевой селитры (нитрата натрия) для производства желатин-динамита как одного из наиболее часто используемого взрывчатого вещества. Его состав: 62.5% нитроглицерина, 2,5% коллоксилина. 25% натриевой селитры. 8% древесной муки. Динамиты имеют большую энергию взрыва и относятся к числу самых мощных взрывчатых веществ.
Фосфор , как простое вещество, применяется в качестве одного из дымообразующих веществ, предназначенных для маскировки, и как зажигательное вещество.
Использование белого фосфора в качестве дымообразующего вещества в настоящее время является очень эффективным, так как маскирующие свойства его дыма в 3-4 раза выше, чем дымов других веществ. Горящий белый фосфор наносит тяжелые болезненные и трудноизлечимые ожоги. Применяется он или в обычном виде (твердое воскообразное вещество желтоватого цвета) или в пластифицированном виде (смесь белого фосфора с вязким раствором синтетического каучука, спрессованная в гранулы). Горящий белый фосфор, а температура его горения достигает 1200С, вызывает тяжелые болезненные и трудноизлечимые ожоги. При горении белый фосфор плавится, растекается. Любая попытка стряхнуть его заканчивается тем, что белый фосфор "размазывается" по еще большей площади, продолжая гореть. Тушить фосфор надо путем прекращения доступа к нему кислорода, прикрывая горящее место плотной тканью или засыпая песком. Пораженные участки тела необходимо промыть водой и наложить влажную повязку, смоченную 5%-ным раствором сульфата меди (II). При разрыве снаряда разрывного действия происходит вспышка длительностью 3-5 секунд, при этом фосфор разбрасывается вокруг и горит на грунте в течение 10-12 минут, при этом возникает столб густого белого дыма. Пластифицированный белый фосфор применяется для снаряжения не только снарядов, но и авиационных бомб, а также мин. Пластифицированный белый фосфор в отличие от обычного белого фосфора обладает способностью прилипать к вертикальным поверхностям и прожигать их. Белый фосфор часто применяется в качестве воспламенителя напалма и пирогеля в различных зажигательных боеприпасах.
Углекислый газ выделяется при приведении в боевое состояние углекислотных огнетушителей за счет протекания реакции взаимодействия гидрокарбоната натрия с серной кислотой. Сжиженным оксидом углерода (IV) снаряжаются системы пожаротушения реактивных двигателей, установленных на современных военных самолетах. Из солей угольной кислоты в военном деле широко применяется кальцинированная сода, пищевая сода и карбонат аммония. Раствор карбоната натрия применяется в качестве дегазатора дифосгена. 1-2%-ный раствор карбоната натрия используется для дегазации обмундирования кипячением; 1-2%-ный раствор пищевой соды - для промывания глаз, полостей рта и носа при поражении отравляющими веществами, карбонат аммония - в специальных машинах для получения аммиака с целью введения его в паровоздушно-аммиачную смесь при дегазации обмундирования.
Кремний один из основных полупроводниковых материалов в современной военной электронике. Приборы на его основе могут работать при температурах 200 градусов по Цельсию. Его используют для изготовления интегральных схем, диодов, транзисторов, солнечных батарей, фотоприемников, детекторов частиц в приборах радиационного контроля и радиационной разведки. Силикагель - белый, непрозрачный, чрезвычайно пористый продукт - используется в качестве адсорбента паров и газов. Силикагелем, обезвоженным гелем кремниевой кислоты, наполняют специальные тряпичные или мешочки, которые используют для обеспечения нормальных условий приборов и техники, находящейся на складах "НЗ", Жидкое стекло (раствор силиката натрия ) является хорошей огнезащитной пропиткой для тканей, дерева и бумаги.
Углерод как элемент входит в состав разнообразных видов горюче-смазочных материалов, взрывчатых веществ, зажигательных веществ, отравляющих веществ, лекарственных препаратов, современных полимерных материалов и т.д. Графит (аллотропная модификация углерода) является незаменимым материалом в разнообразных электрохимических производствах, он служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин (в виде смеси с алюминием, магнием и свинцом под названием "граффалой"). Его используют в атомной технике (например, на атомных подводных лодках) в виде блоков, втулок, колец в реакторах, как замедлитель тепловых нейтронов и конструкционный материал в ракетной технике - для изготовления сопел ракетных двигателей, деталей внешней и внутренней теплозащиты, так как углерод в виде графита обладает чрезвычайной жаростойкостью и химической инертностью.
Древесный уголь в смеси с серой и селитрой используется в качестве черного пороха. Сажа как мелкокристаллическая модификация углерода входит в состав резины, идущей на производство разнообразных резинотехнических изделий, используемых в различных видах военной техники: автомобильной, бронетанковой, авиационной, артиллерийской, ракетной и т.д. Одним из самых интересных применений углерода в виде древесного угля является его использование в качестве адсорбента газов, отравляющих веществ в фильтрующих противогазах. Из соединений углерода для военного дела имеет оксид углерода (II) , так как на его основе синтезируют отравляющее вещество удушающего действия фосген (дихлорангидрид угольной кислоты). Дихлорангидрид угольной кислоты впервые был получен в 1811 году Дж. Деви (Англия), который и дал новому соединению название «фосген». С мая 1915 года фосген начал применяться Германией в смеси с хлором. В дальнейшем всеми воюющими странами применялся чистый фосген, которым снаряжались в основном артиллерийские химические снаряды. Всего в первую мировую войну было произведено 40 тысяч т фосгена. В 1935 году фосген применялся итальянской армией при нападении ее на Эфиопию, японская армия применяла его во время войны с Китаем (1937 - 1945 гг.). В годы второй мировой войны на вооружении иностранных армий состояли боеприпасы, снаряженные фосгеном, предназначенные для уничтожения живой силы ингаляционным путем. В настоящее время фосген как отравляющее вещество снят с вооружения, однако имеющиеся производственные мощности только в США превышают 0,5 млн. т в год, так как фосген применяется в производстве пестицидов, пластмасс, красителей, безводных хлоридов металлов.
Фосген действует на клеточные мембраны капилляров и альвеол. При отравлениях фосгеном происходит местное повышение проницаемости легочных капилляров и альвеол, в результате альвеолы заполняются плазмой крови и нормальный газообмен в легких нарушается. При отравлениях тяжелой степени более 30% плазмы крови переходит в легкие, которые разбухают, увеличиваются в массе с 500 - 600 г в нормальных условиях до 2,5 кг. Диффузия кислорода из легких в кровеносные капилляры затрудняется, кровь обедняется кислородом при одновременном увеличении содержания углекислого газа. Недостаток кислорода, потеря плазмы, повышенное содержание белковых молекул повышают вязкость крови почти вдвое. Эти потери затрудняют кровообращение и ведут к опасной перегрузке сердечной мышцы и падению кровяного давления. Токсический отек легких является причиной гибели организма из-за прекращения окислительно-восстановительных процессов. Фосген страшен тем, что антидотов против этого ОB нет.
Признаки токсического отека легких проявляются после периода скрытого действия, продолжающегося в среднем 4-6 часов. В течение всего периода скрытого действия пораженные не ощущают никаких признаков отравления. Коварство фосгена состоит еще в том, что первоначально чувствуется его запах (прелого сена или гнилых яблок), а затем он притупляет обонятельный нерв. К концу периода скрытого действия возникают першение и жжение в носоглотке, позывы к кашлю. В последующем кашель усиливается, наступает одышка. Губы, нос, уши, конечности синеют, пульс становится реже. Развивающийся отек легких ведет к сильному удушью, мучительному давлению в грудной клетке. Возрастает частота дыхания в 2-4 раза по сравнению со спокойным состоянием, пульс учащается до 100 ударов в минуту. Пораженные беспокойны, мечутся, хватают ртом воздух, но всякие движения еще более ухудшают состояние. Отек легких и угнетение дыхательного центра вызывают смертельный исход. В случае пребывания людей в атмосфере фосгена с концентрацией свыше 5 мг/л смерть может наступить через 2-3 секунды. Фосген обладает кумулятивным действием, то есть он способен накапливаться в организме, что может привести к смертельному исходу. Защитой от фосгена является противогаз.
