Основные процессы и аппараты технологии промышленных взрывчатых веществ - Генералов М.Б.
ISBN 5-94628-130-5
Скачать (прямая ссылка):
Периоды элементарной ячейки кристаллов для химических элементов и простейших соединений весьма малы и составляют всего десятые доли нанометра. Для сложных неорганических и органических соединений они достигают 1-3 нм, а для биологических кристаллов (кристаллы белков и вирусов) - 10-200 нм.
Неравновесные условия процесса кристаллизации приводят к различным отклонениям формы кристалла от правильного многоугольника — к округлости граней и ребер, возникновению пластинчатых, игольчатых, нитевидных, ветвистых (дендритных) кристаллов. Это используется в технике выращивания различных форм кристаллов. Если в объеме расплава образуется сразу большое число центров кристаллизации, то разрастающиеся кристаллы, контактируя друг с другом, приобретают форму неправильных кристаллических зерен.
Большинство твердых материалов являются поликристаллическими. Они состоят из множества отдельных беспорядочно ориентированных мелких кристаллических зерен (кристаллитов), внутри которых неизменными сохраняются направления кристаллографических осей.
Свойства поликристаллических тел обусловлены средним размером зерен - от (1 -ь 2)-10-6 м до нескольких миллиметров, их ориентацией и границами между соприкасающимися зернами. Если зерна ориентированы хаотически, а их размеры малы по сравнению с размером поликристаллического тела, то в них не проявляется анизотропия свойств, характерная для монокристаллов. Если есть преимущественная кристаллографическая ориентация зерен, то поликристалл является текстурированным и в этом случае он обладает анизотропией. Наличие границ между зернами существенно сказывается на физиче-
!ских, особенно механических, свойствах поликристаллического тела, так как на них происходят торможение различных дислокаций, зарождение трещин и т.п.
Реальные кристаллические тела всегда имеют неоднородное распределение примесей (твердых и газообразных), маточных расплавов и растворов, трещины и структурные дефекты - вакансии и дислокации, ухудшающие их прочностные и другие физико-механические характеристики.
От формы и размеров кристаллических частиц, составляющих твердые дисперсные смеси, существенно зависят физические и механические свойства кристаллических тел. Так, твердые нитросоедине-ния ароматического ряда: тринитротолуол (тротил) - C6H2CH3(NO2)3,
3-4590 3 3 динитронафталин - C10H8(NO2)2 и другие формируются в кристаллы обычно моноклинной системы, реже ромбической и еще реже трик-линной. Если в кристаллической ячейке 2—16 молекул, то они располагаются вытянутыми, плотно упакованными слоями. Благодаря такому строению в кристаллах нитросоединений ароматического ряда сравнительно легко осуществляется перемещение слоев по поверхностям скольжения; они обладают повышенной пластичностью по сравнению с нитросоединениями жирного ряда.
Нитропроизводные гетероциклических аминов: циклотриметилен-тринитрамин (гексоген) — C3H6O6N6, циклотетраметилентетранитра-мин (октоген) — C4H8O8N8 и другие в основном имеют кристаллы ромбической системы, которые не образуют плотных слоев и имеют ограниченные возможности к взаимному скольжению слоев. Поэтому вещества этого класса малопластичные и проявляют хрупкие свойства. Так, микроскопическая твердость кристаллов гексогена при температуре 20 °С составляет 0,32-0,48 МПа, а микроскопическая твердость тротила 0,07-0,09 МПа [4].
Таким образом, плохую податливость к прессованию чистого гексогена можно объяснить структурой кристаллов и отсутствием пластического пограничного слоя поликристалла.
Представитель твердых эфиров азотной кислоты: пентаэритритгет-ранитрат (ТЭН) — C(CH2ONO2)4 образует кристаллы тетрагональной системы. Микроскопическая твердость кристаллов ТЭНа около 0,18 МПа, они очень хрупкие и непрочные. Этим отчасти объясняется его плохая податливость к прессованию.
Строение кристаллов солей азотной и хлорной кислот рассмотрим на примере нитрата аммония (аммиачной селитры — NH4NO3) и перхлората аммония — NH4ClO4.
Аммиачная селитра обладает свойством полиморфизма (состояния с различной атомно-кристаллической структурой) и может существовать в пяти кристаллических модификациях: кубической, тетрагональной, ромбической, ромбической бипирамидальной, гексагональной. Это сильно гигроскопическое соединение, хорошо адсорбирующее окружающую влагу и образующее на поверхности насыщенный раствор. При испарении влаги (в случае уменьшения относительной влажности воздуха) из насыщенного раствора выделяются кристаллы, которые скрепляют соприкасающиеся частицы селитры. В результате повторного увлажнения и высыхания кристаллы селитры все прочнее связываются, теряется сыпучесть и материал самопроизвольно уплотняется до монолита или крупных кусков. Процесс самопроизвольного уплотнения (слеживания) аммиачной селитры является следствием главным образом ее гигроскопичности и полиморфизма [2].
Аммиачная селитра выпускается промышленностью в крупнокристаллическом и гранулированном видах. Размер кристаллов изменяет-
34
ся от 2 н- 2,5 до 0,22 мм и даже меньше. Диаметр сферических гранул порядка 2-М мм.
