Zásaditý azid olovnatý a zmesi s ním

Ako je o nás známe, zaujímajú nás možnosti, ako z určitého malého množstva energetického materiálu (respektíve materiálov alebo ich prekurzorov) vyrobiť čím väčšie množstvo iného, taktiež dobre využiteľného (hoci aj pre jeho nižšiu citlivosť, rozpustnosť a vyššiu stabilitu). My to voláme "riedenie". Keďže aj azid sodný patrí medzi nie práve najlacnejšie/najdostupnejšie zlúčeniny, zaujíma nás aj riedenie azidov. Niet pochýb, NaN₃ sa asi najlepšie využije v olovnatých klatrátoch s trinitrofenolom alebo inými kyslými aromatickými nitrozlúčeninami. No ak ide o rýchlosť výroby v primitívnych podmienkach, treba často hľadať aj iné riešenia. Jedným z nich je zásaditý azid olovnatý, 3Pb(N₃)₂.2PbO (z jedného mólu azidu sodného je teoreticky pripraviteľných cirka 220 gramov zásaditého azidu Pb, kým neutrálneho menej ako 146 g). Pripravuje sa veľmi ľahko vo veľmi výhodnej forme, je značne menej citlivý na mechanické podnety ako neutrálny azid a je vysoko nerozpustný. No a taktiež nezabúdajme na využiteľný kyslík v molekule, hoci aj na spálenie pridaného hliníka. Nejaké informácie:

Nenašli sme presný popis jeho ideálnej výroby, preto sme ho najprv pokusne pripravili rozpustením 1/10 mólu dusičnanu Pb v cca 250 ml teplej vody, do ktorej sme pridali asi 2 gramy glycerínu a prikvapkávaním (rýchlosťou niekoľko kvapiek za sekundu) 150 ml teplého roztoku azidu sodného s hydroxidom sodným (pomer 2:1, azid - desatina mólu, hydroxid -dvadsiatina) do dobre miešaného roztoku dusičnanu. Z roztoku sa zásaditý azid rýchlo zrážal ako rýchlo sa usadzujúci, sypký a ťažký biely prášok. Po pridaní poslednej kvapky bol suspenzia miešaná ešte asi 30 minút. Na dvoch obrázkoch nižšie vidno suspenziu počas miešania a potom už usadený azid v roztoku (roztok má žltkastú farbu kvôli použitej dinitroortokrezolom zafarbenej plastovej nádobe):

A tu už je suchý na filtračnom papieri, má vynikajúcu mrvivosť a sypkosť:

Zisk bol po dvoch dňoch sušenia cca 23 gramov (nepočítame dodatočné malé množstvo zlúčeniny nalepenej na stene reakčnej nádoby a na filtračnom papieri, to boli max. desiatky miligramov), čo je stále o pár percent viac ako teoretické množstvo, takže určite ešte v sebe drží hygroskopický glycerín (azid bol ale viackrát prepláchnutý) alebo obsahuje ďalšie zásadité zlúčeniny olova (možno uhličité - použitý hydroxid sodný bol staršieho dáta). Malá štipka zlúčeniny pri kontakte s ohňom hlasno explodovala, mal by to byť pomerne čistý žiadaný produkt, no najbližšie pripravíme ešte čistejší, vieme kde sme pri príprave urobili malú chybičku. Testovali sme ju priamo nad tritolovou náplňou (prášková, ručne lisovaná), aké množstvo tohto azidu bude potrebné na jej iniciáciu, zatiaľ sa ukazuje, že 150 mg voľne sypaného azidu je málo, no 350 mg mierne lisovaného už bolo dosť, no to bolo pri podzemnom teste. Stalo sa nám, že tri plastové rozbušky (1,5 ml skúmavka) plnené 500 mg zásaditého azidu a zbytok priestoru tritolom, pričom boli rozbušky hlboko strčené do počinových náložiek TACN/TNT 95/5, explodovali, teda len azid, no ten neinicioval ani tritol, ani priamo TACN, s ktorým bol taktiež v kontakte skrz plastovú stenu skúmavky. Otestujeme taktiež jeho zmes s hliníkom alebo iným palivom (v našich bežných rozbuškách bude používaný samozrejme s pentritovou medzivrstvou. Odhadovali sme, že pre pentrit by tohto azidu malo byť dosť okolo 50 mg, čo sa aj potvrdilo, teda aj z tak malej várky by to bolo cez 400 rozbušiek, v praxi asi použijeme väčšie množstvo, aby sa traskavina pri lisovaní nezatlačila "do kúta", pre jej malý objem, mimo zápalnice alebo aby detonačná vlna prípadne nešla bokom). Porovnali sme vizuálne silu explózie aluminizovaného azidu (3% Al) s čistým, explózia bola zreteľne o niečo silnejšia s hliníkom.

Neskôr sme skúsili experiment, a to kokryštalizovať zásaditý azid s fosfornano-dusičnanom olovnatým, a to prikvapkávaním roztoku azid sodný/fosfornan sodný/NaOH do roztoku Pb(NO₃)₂ v pomere  2:2:1:4, očakávali sme možnosť, pravdu povediac skepticky, vzniku zlúčeniny približného zloženia až 3Pb(N₃)₂.2PbO.3Pb(H₂PO₂)₂.3Pb(NO₃)₂, ale podľa zisku s najväčšou pravdepodobnosťou sa ku zásaditému azidu pripojili tri molekuly fosfornano-dusičnanu Pb(H₂PO₂)NO₃ alebo len fosfornanu, či len dusičnanu (všetky majú veľmi podobnú mólovú hmotnosť) - miesto maximálneho teor. zisku okolo 11 g sme dostali prekvapujúcich 7,7 gramu (nepočítajúc malé množstvo, čo zostalo na stenách nádoby a filtračného papiera), čo je veľmi dobré znamenie - je to takmer presne teoretický zisk pre zásaditý azid s pripojenou ďalšou molekulou z troch možných (a aj pretože samotný zásaditý azid by vážil len okolo 4,4 g). Takže bude treba vyskúšat aj reakčný pomer s menším obsahom dusičnanu Pb, respektíve aj fosfornanu. Prášok je tiež rýchlo sa usadzujúci, ťažký, no akoby mal predsa o niečo nižšiu hustotu ako čistý zásaditý azid. Možnou nevýhodou v tomto procese kokryštalizácie je to, že pre zásaditý azid olovnatý je odporúčané množstvo hydroxidu sodného v procese výroby menšie ako teoretické, čiže do roztoku sa uvoľní niečo HNO₃ a roztok je teda kyslý (pri výrobe našej zmesnej soli bolo pH roztoku cca 4-5), a to môže vplývať na vznik zlúčeniny, možno by bolo ideálnejšie použiť dvojnásobok hydroxidu. Pri výrobe tejto zmesnej soli nám nešlo ani o parametre - je veľmi pravdepodobné, že prítomnosť fosfornanu (a prípadne aj dusičnanu) zníži výkon (ale určite zvýši citlivosť na iniciáciu slabou zápalnicou), zaujímalo nás hlavne to, že či je vôbec takáto obskúrna látka pripraviteľná. Zdá sa, že je, čo otvára obzory do nových energetických svetov s inými aniónmi (toto sme už spomínali aj v prípade zásaditých meďnatých zlúčenín a premýšľame, či by zásaditý azid meďnatý bol použiteľný v takýchto zmesných soliach, napr. chystáme sa otestovať existenciu a vlastnosti zásaditého nitrotetrazoláto-azidu meďnatého). Vzhľad suchej kokryštalizovanej soli, zdá sa byť menej hustá ako azid, ale boli použité aj iné podmienky výroby ako v prípade našej prvej várky zásaditého azidu (iná koncentrácia, teplota a množstvo glycerínu):

Spomenutú zmesnú soľ sme zatiaľ skúšali len v množstve 100 mg, od nepatrného kontaktu so žeravým uhlíkom okamžite prudko vzbuchla so zábleskom a veľkým množstvom dymu, teda žiadna silná detonácia ako v prípade zásaditého azidu v rovnakom množstve. To množstvo novej zlúčeniny na boku plechovky od piva nespravilo ani len preliačinu, kým oxy-azid urobil niekoľko cm širokú dieru s prierazmi aj na druhej stene plechovky (zlúčeniny boli nasypané až po prehnutí plechu):

No tá zmesná soľ je v porovnaní s oxy-azidom extrémne citlivá na teplo (preto, keď všetko zhodnotíme, odhadujeme, že ku zásaditému azidu sa pripojil len fosfornan, teda by to mohol byť zásaditý azido-fosfornan. Ale mohla by to byť samozrejme aj iná látka, hoci aj čiastočne rozpustná vo vode), preto sme ju do azidu pokusne primiešali, keďže ten je zas veľmi necitlivý, niekedy to trvá sekundy až od kontaktu so žeravým uhlíkom odíde (máme také tušenie, že niektoré zlyhávky tohto azidu v kombinácii s TNT spôsobila slabá zápalnica, ktorá možno iniciovala azid až niekde na spodnej strane lisovanej vrstvy, preto už nemal silu vyvolať detonáciu tritolu, preto už čistý zásaditý azid používať nebudeme, ale len jeho ľahko zápalné zmesi, respektíve s energickou zápalnou vrstvou nad ním. Zisťujeme, že náš tritol je v skutočnosti tak málo citlivý, že aj detonácia nelisovanej vrstvy pentritu je schopná za určitých podmienok spôsobiť zlyhávku. Už vieme, že KAŽDÁ primárna/prechodná náplň nad našim tritolom musí byť tak LISOVANÁ, ako je to len možné, v hociakom množstve sa tam nachádza a samozrejme, ak je aspoň časť rozbušky kužeľovitá, primárna náplň MUSÍ siahať až po/za miesto kritického priemeru použitého tritolu - dobre lisovaný pentrit rozbehne detonáciu aj pred týmto bodom, no pokiaľ robíte rozbušky na kolene a napr. v tme a unavení, nie vždy sa samozrejme podarí rozbušky vyrobiť rovnako lisované). Do max. množstva okolo 5-10% v zmesi, 100 miligramov od žeravého uhlíka detonuje, no nad 10% sa zdá, že už tam vadí a bráni prechodu z deflagrácie do detonácie. Potom zmes otestujeme opäť s tritolom. Skúšali sme aj zmes s dusičnanom tri(hydrazín) nikelnatým (hoci 8 rokov starým, no je úplne v poriadku - farbu má pôvodnú, rýchlo deflagruje a nie je hygroskopický), no ten, taktiež v množstve 5-10%, totálne zbrzdil detonáciu azidu, zmes len pomerne pomaly a neúplne deflagrovala, a ešte pri väčšom množstve DTHN zmes deflagrovala neúplne na viac-krát (po každom dotknutí žeravým uhlíkom zhorela len časť zmesi s praskavým zvukom), ani sa nám nakoniec nepodarilo spáliť celú zmes, taká bola deflagrácia nestabilná. Veľmi zaujímavé.

Pokračovanie...