爆発物基礎知識

更新サボってました、ってことで反省して、長文かきます

爆発物とは主に火薬（爆薬）と、雷管（雷管用火薬・一次爆発物とも言 う）とに分けられます。 一般的に、「爆薬」の部分のみでは爆発は起こらない様にされています。 この爆薬に、導火線や衝撃を与えても、爆発点温度まで達しない為、爆 発は起こりにくいのですが、もう一方の、雷管（雷管用火薬）は、「軽 い衝撃や低温でも、小爆発を起こし、一気に高温になるという性質です。 この雷管と、爆薬を同じ場所にセットするか、または混合する事で、は じめて「衝撃または低温発火→雷管の小爆発→高温→爆薬の爆発点温度 を超える→爆薬が爆発→大爆発」という順序で爆発が起こります。 逆に言いかえるならば、完成した爆弾を安全なものにする（解除する） には、雷管を抜き取れば良い、という事になります。（地雷や戦争中の 不発弾が見つかった時、良く耳にする、「軍による雷管を取り外す作業 が行なわれている為、避難を・・・」というのは、雷管を取り外し、扱 い易くする為の、この行程の事です。） つまり、火薬には「雷管に適した火薬」と、爆発部分の「爆薬に適した 火薬」が存在するという事になります。 ニトロ化合物の製造と製造時の注意について ニトロ（nitro） ニトロ基すなわち －NO2基です。 ニトロ化合物とは、ニトロ基が炭素原子に直接結合している有機化合物 の総称で、ニトロ－ベンゼンの類です。 厳密には、ニトロ－グリセリンとニトロ－セルロースは、ニトロ化合物 ではなく、"硝酸エステル"ですが、ここでは簡易に、どちらもニトロ化 合物、としました。 ニトロ化（nitration）とは、有機化合物の炭素原子についた水素原子を ニトロ基で置換する反応。芳香族化合物のニトロ化には硝酸、発煙硝酸 または混酸を用います。狭義には、C－NO2をつくる反応をさします。 種類 1.ニトログリセリン ［nitroglycerine］分子式 C3H5（NO3）3 グリセリンと硝酸及び硫酸の混合物との反応により生ずる三硝酸エステ ルです。無色油状の液体で強力な爆発物です。狭心症の特効薬として、 ごく微量で強心剤にも使われます。微かにでも刺激を与えると爆発しま す。冷却固化している時の方が危険です。 ダイナマイトの原料 CH2ONO2 　 ｜ HCONO2 　 ｜ CH2ONO2 2.トリ－ニトロ－トルエン（TNT火薬） トルエンをニトロ化して得る強力な爆薬です。（トリ,－～とは"3"の事。 この場合、1つのトルエンに対し硝酸基が3つ、という意味。モノ,－～は "1"、 ジ,－～は"2"を表す。） 　　　 　　 NO2 　 ／ ／￣￣￣＼ ／ ￣￣ ＼ NO2 ＿＿ ／ ＼ ＿＿CH3 ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼＿＿＿／ 　　　　 　　　　　　＼ 　　　　　　　　　　　NO2 3.ニトロベンゼン－［nitrobenzene］分子式 C6H5NO2 ベンゼンを混酸（硝酸と硫酸の混液）と共に温めるとき生ずる淡黄色の 油状液体です。苦扁桃（くへんとう）油に似た芳香を持つ、有毒物質で、 水にほとんど溶けません。アニリン原料に用います。別称ニトロベンゾ ールといい、性質：無色（普通は淡黄色）の香気ある液体です。沸点は 210.9℃です。 　　　 　 NO2 　　　　　　 ＼ ／￣￣￣＼ ／ ￣￣￣ ＼ ／ ＼ ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼＿＿＿／ 4.ニトロセルロース－［nitrocellulose］ セルロース（脱脂綿）の硝酸エステルで、硝酸セルロースです。 セルロースを硫酸・硝酸・水の混合液で処理して作ります。混合液の組 成によって、エステル化の程度（窒素の含有率で表わし、硝化度といい ます。） の異なるものを得ます。硝化度の高いものは火薬、硝化度の低 いものはラッカー・フィルムなどとして使用します。硝酸繊維素、硝化 綿とも呼ばれます。 5.ニトロメタン－ 分子式 CH3NO2 もっとも簡単なニトロパラフィンです。 製法は、低級パラフィンを気相ニトロ化して分留するという方法です。 無色の液体で、沸点は101.3℃です。溶剤、催涙ガス"クロロピクリン"の 重要な原料です。 6.四硝酸エリトリチル－ニトロ基が4つある化合物です。 CH2ONO2 ｜ CH2ONO2 ｜ CH2ONO2 ｜ CH2ONO2 7.六硝酸マンニトール－ニトロ基が6つある化合物です。 CH2（ONO2） ｜ O2 N OCH ｜ O2 N OCH ｜ CHO（NO2） ｜ CHO（NO2） ｜ CH2（ONO2） ―――――――――――――――――――――――――――――――― ニトログリセリン製造工程 1.氷酢酸を丸底フラスコに100ml入れて、温度計を差し込み、0℃かそれ 以下に保っておきます。 CH3COOH──冷却──→ 2.それに濃硝酸200mlと濃硫酸50mlを冷やしながら加えていきます。 HNO3 + H2 SO4 ───"少しずつ"加える──→ 3.冷やした99％グリセリン200mlに、濃硫酸50mlをゆっくり混ぜます。 4.工程2のフラスコを氷と水の入った入れ物にひたし冷却しながら（ただ し固化は絶対にさせない事）ゆっくりと、（厳重に）そこ（2）へ3の 無水のグリセリンを加えていきます。 グリセリン 混酸（濃硝酸濃硫酸） CH3－OH ＋ HNO3 ｜ CH2－OH ＋ HNO3 ｜ CH3―OH ＋ HNO3 5.淡黄色油状のニトログリセリンは合成されます。（収率約70％＝210ml） CH2－ONO2 ｜ CH － ONO ｜ CH2－ONO2 ―――――――――――――――――――――――――――――――― ニトログリセリンについてのデータ（重要） この物質をそっとスポイトで吸い取り、一滴コンクリートブロックに滴 らすと、そのブロックは、粉々になり、300mlビーカー1杯分を落とすと、 そのアパートは吹っ飛ぶといいます。 この物質をそっとスポイトで吸い取り、一滴、紙に滴らし、その紙をか なづちで叩くと、その刺激で紙はボンッと爆発し、フラスコに入れて加 熱すると爆発しました。 この物質は有機溶媒には良く溶けますが、水には800mlにやっと1g溶ける 程度です。摂氏50℃で分解し始め、100℃で気化し始め、135℃で黄色の 亜硝酸ガスを発生し、218℃で爆発を起こします。 なめてみると、強い甘みがあり、ほのかな芳香を感じさせました。しか し、しばらくすると激しい頭痛に襲われて、なかなかおさまりませんで した。 ―――――――――――――――――――――――――――――――― トリ－ニトロートルエン製造工程 トルエンC6H5CH3 をニトロ化して得られる強力な爆薬で、黄色針状結晶 です。茶褐色でTNT火薬です。 化学分子式 C6H2（CH3）（NO2）3 1.トルエンを用意して、それを丸底フラスコに入れ、氷酢酸を加えます。 2.その混合物に、濃硝酸、濃硫酸混合液をゆっくり加えます。 3.それを穏やかに加熱します。するとトリニトロトルエンが発生します。 ベンゼン↓ H H C ＿＿ ＿＿C ／ ―――― ＼ ／ ＼ ／ ＼ H－C C－H ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼ C＿＿＿＿_ C／ H H トルエン↓ ／￣￣￣＼ H ／ ￣￣￣ ＼ ｜ ／ ＼―――― C ― H ＼ ＼ ／ ／ ｜ ＼ ＼ ／ ／ H ＼＿＿＿／ トリ－ニトロ－トルエン NO2 ／ ／ ／￣￣￣＼ ／ ￣￣￣ ＼ NO2 ――-／ ＼―――――― CH3 ＼ ＼ ／ ／ ＼ ＼ ／ ／ ＼＿＿＿／ ＼ ＼ NO2 淡黄色油状のニトログリセリンは合成されます。（収率約70％＝210ml） CH2－ONO2 ｜ CH － ONO ｜ CH2－ONO2 ―――――――――――――――――――――――――――――――― TNTについてのデータ 上記にでてくる薬品は、高純度グリセリンと氷酢酸以外は全てほぼ入手 不可能な薬品が使われます。したがって、まずこの原料を製造、または 入手しなければいけません。 1の 氷酢酸について 氷酢酸は大手薬局チェーン店であれば目的も聞かれずに取り寄せと安価 での購入できます。 2の 濃硫酸の入手について。 これらの行程で最も良く出てくるのが、濃硫酸です。 いずれにしても、様々な場面で濃硫酸は必要とされる高額かもしれませ んが、下記の方法で思い切って買ってしまうのはどうでしょう。 これは、ホームセンターで売られている、二輪車用のバッテリー（その 中でも"高始動用"、と書いてあるものを選択）を購入すると、レジにて 渡されます。価格は店舗によってかなり違ってきます。 まず、耐酸耐熱性、のガラス容器に購入したときについてきたバッテリ ー液を入れて、コンロで100℃以上に暖めます。 すると、しだいに音がし始め、泡立ち始めます（脱水）。この時、濃度 は温度と共にどんどんと上昇しています。100℃を超えると次第に音がし なくなります。その時点で火からおろさなければいけません。300℃に近 くなると、今度は濃硫酸が分解し始めてしまうからです。 バッテリー液がもともと希硫酸濃度30～50％なら、液体の量が、半分～ 1/3程度に減っているのを確認します。（それは濃硫酸です。） 2の 濃硝酸の製造について 濃硫酸が入手できれば、それ以上に入手不可能な劇物はありません。そ れは濃硝酸も同じです。 濃硫酸を使用して濃硝酸を製造します。 ショッピングモール、ホームセンター等に行って、肥料を売っているコ ーナーへ行きます。ここには多くの高純度の化学薬品が肥料として置い てあります。（石灰窒素、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム、塩化カリ ウム、硝酸カリウム等々。） ―――――――――――――――――――――――――――――――― 濃硝酸の製造工程について 製法1（実験室内向け工程） 硝酸塩（硝酸カリウム、ナトリウム塩 等）と濃硫酸を 1（mg）:5（ml） の割合で混合します。それをガラスの丸底または三角フラスコ中で加熱 し、出てくる蒸気（NO2）を水に溶かします。←この蒸留の際は、出てく る蒸気を通すとき、長めのガラス管が必要です。 KNO3＋H2SO4＝KHSO4＋HNO3（硝酸） 製法2（オストワルト法） アンモニアと空気の混合気体をビンの中に詰めふたをし、熱した"白金" （きわめて高価）の触媒を、そのビンの中に入れ混合気体と触れさせま す。 4NH3+5O2→4NO+6H2O 2NO+O2→2NO2. 3NO2+H2O→2HNO3（硝酸）+NO. すると、NO2が発生する為、それを水に吸収させると硝酸が出来ます。 針金状の白金触媒は高価です。クロム、ニッケル合金等では代用はでき ません。 製法1が現実的な工程です。 ―――――――――――――――――――――――――――――――― ニトログリセリン及びダイナマイトの発明の起源 1862年、アルフレッド・ノーベルは、ニトログリセリンをガラス管に入 れて栓をして、黒色火薬を入れた金属管の中に封じ込めました。これに 導火線をつてけ、火薬に点火する事にしました。 導火線に点火され、運河に投げ込まれたそのアルフレッド型爆弾は、猛 烈な火柱と水煙を高く吹き上げて見事に爆発し、実験は成功しました。 翌年には、アルフレッド・ノーベル型の新型爆薬として前とは逆に、ニ トログリセリンの中に少量の点火薬を封じ込んだ物が開発されます。 ダイナマイトの開発ニトログリセリンは液状の為に取り扱いにくく、熱 に対して不安定でした。危険を回避するには、取扱いの容易な固形にす る必要がある、と考えられました。 その結論は、珪藻土への吸収でした。それは化学的にも安定で多孔質で 吸収能力が高く、しかも吸収したあとの可塑性が良い（粘土状）為、こ れこそがニトログリセリンを固形化するのに最適でした。 このダイナマイト発明者アルフレッド・ノーベル（以下、ノーベル）の 伝えられるエピソードでは、工場から積み出されるニトログリセリン容 器の周囲に詰め物として使用されていた珪藻土に、たまたま容器が破損 してニトログリセリンが染み込んだ状況をノーベルが目撃し、この偶然 から発明が行なわれたといいます。 こうして爆発物の原点たる、ダイナマイトが生まれました。 容器中に密閉したダイナマイトに少量の起爆薬を加え、その爆発によっ てダイナマイトに強力な衝撃を与えると、そこに吸収されているニトロ グリセリンが激烈な爆発を起こすという、かつてない強力なノーベルの 爆発装置が世界中に売り出される事になりました。 ちなみにノーベルが改良型爆薬として使った起爆薬は、それまでの黒色 火薬ではなく、第二雷酸水銀、いわゆる 雷汞Hg（ONC2）でした。 この化合物は水銀と硝酸を摂氏30℃で反応させて硝酸水銀を作り、その 水溶液に30℃～35℃に加温したエタノールを加えると粉末として得られ ます。アルコールで洗うと絹糸状の光沢を持つ無色針結晶となります。 乾燥状態では、わずかな摩擦や衝撃で爆発します。 ノーベルは、小さな金属間にこの第二雷酸水銀を詰めて雷管を作り、わ ずかな衝撃によってこれを爆発させて、その爆発によって周囲のダイナ マイトを爆発させました。 雷管を装着しない限り、ダイナマイトはニトログリセリンそのものに比 べて輸送や貯蔵にもはるかに安定であり安全でした。 ノーベルが発明したダイナマイト、あるいは後に発明されたニトロセル ロース（コロジオン）との配合によるゼラチン状特殊ダイナマイトはそ の後、様々な目的に使用されました。 ときには戦場で脅威的な破壊力を発運し、結果として多くの人命を殺戮 する事にもなりました。 言わずと知れたノーベル賞創始者である、アルフレッド・ノーベルのダ イナマイト－ニトログリセリン－はこうして世界の歴史を大きく変えて いってしまいました。 イスラエルでのパレスチナ人による自爆テロに使われる爆薬は実際に製 造されているところを録画したビデオが公開されましたが、やはり粘土 状のニトログリセリンが使われています。 その中では「これは入手困難なので、密造するかその時間がなければ盗 難するか密輸すると良い」とか「中にはボルトやナットを混入するより ベアリングの玉（パチンコ玉）の方がより殺傷能力が高い」等と、覆面 をしたパレスチナ人テロリストの爆薬製造技術者により解説されていま す。