Лабораторна робота № 3 експертиза вибухових речовин

Вибухові речовини – це індивідуальні хімічні сполуки чи їх суміші, які під впливом зовнішнього імпульсу здатні без доступу оксисену до інтенсивного та швидкого хімічного перетворення з вивільненням тепла та виділенням газоподібних продуктів.

Вибухові матеріали – вибухові речовини і засоби ініціювання вибуху.

Вибухові пристрої – поєднання вибухових речовин із засобами ініціювання вибуху та засобами управління, завдяки яким такі пристрої придатні до застосування.

Техніка безпеки при роботі з вибуховими речовинами

Враховуючи підвищену небезпеку вибухових речовин, при роботі з ними як об'єктами експертного дослідження необхідно особливо уважно та ретельно дотримуватись вимог техніки безпеки. З врахуванням специфіки експертних досліджень вибухових речовин та зарядів, на їх основі розроблено правила техніки безпеки з наступними положеннями.

1. До виконання робіт з вибуховими речовинами та пристроями допускаються тільки особи, що пройшли інструктаж з техніки безпеки з відповідним записом в реєстраційному журналі.

2. Всі види робіт з вибуховими матеріалами та пристроями зобов'язані виконувати не менше двох осіб.

3. При зберіганні та перевезенні вибухові речовини за ступенем безпеки поділяються на наступні групи:

1. вибухові речовини, що містять більше 15 % рідких нітроефірів, нефлегматизований гексоген та тетрил;

2. аміачно-селітрові вибухові речовини, тротил та сплави тротилу з іншими нітросполуками; вибухові речовини, що містять не більше 15 % рідких нітроефірів, флегматизований гексоген і детонуючі шнури;

3. димні та бездимні порохи;

4. детонатори.

4. Детонатори та вибухові речовини повинні зберігатись окремо у спеціально обладнаних сейфах в умовах, що забезпечують тривале зберігання та унеможливлюють їх крадіжку.

5. Заборонено розбирати детонатори, запали та інші засоби вибуху.

6. Необхідно дуже обережно поводитись з вибуховими речовинами та пристроями, які не можна кидати, бити, впливати іншими механічними способами. При роботі з електродетонаторами заборонено тягнути провідники.

7. При роботі з вибуховими речовинами категорично заборонено палити та мати при собі сірники та запальнички. В службових приміщеннях і приміщеннях для зберігання вибухових речовин заборонено використовувати будь-які нагрівальні прилади та відкритий вогонь.

8. Вибухові речовини видаються для роботи у мінімальній кількості, яка необхідна для виконання конкретного дослідження. В книзі обліку фіксується приймання та видача вибухових речовин.

9. Металічні інструменти, що використовуються при роботі з вибуховими речовинами, повинні бути виготовлені з міді, латуні або сплавів металів, які не іскрять при взаємному ударі.

10. Приміщення для роботи з вибуховими речовинами повинно бути обладнане протипожежними засобами.

11. Висушування, подрібнення та просіювання дозволяється проводити в окремих приміщеннях тільки для тротилу та аміачно-селітрових вибухових речовин. Заборонено подрібнювати вибухові речовини, що містять гексоген та нітроефіри (нітрогліцерин).

12. Службові столи повинні мати з країв бортики, а підлога має бути вкритою лінолеумом.

13. При роботі з леткими рідкими вибуховими речовинами та дрібнодисперсними порошками вибухових речовин необхідно користуватись витяжною шафою або індивідуальними засобами захисту (протигазами, респіраторами тощо).

14. Усі роботи, пов'язані з дослідженням вибухових речовин з використанням реактивів на основі кислот, лугів, органічних розчинників, необхідно проводити тільки у витяжній шафі.

15. Спалювання вибухових речовин і всі вибухові роботи дозволяється проводити тільки у спеціальних камерах.

Завданням експертизи є розв'язання питань про визначення об'єктів як вибухових засобів та їхня ідентифікація. Ідентифікація промислової вибухової речовини полягає у визначенні за результатами експертизи найменування заряду та марки вибухової речовини. Для різних марок конструктивно неоформлених промислових зарядів вибухових речовин важливими ідентифікаційними ознаками є колір та розмір частинок або гранул, фізичний стан. Основною ідентифікаційною ознакою різних марок вибухових речовин є їх якісний та кількісний хімічний склад. Вибухові речовини промислового призначення розпізнають і за значним вмістом у їх складі нітратів. Ідентифікація вибухової речовини кустарного виробництва полягає у визначені її якісного та кількісного хімічного складу.

Загальна схема експертного дослідження вибухових речовин:

1. візуальний огляд об’єкта;

2. мікроскопічне дослідження;

3. метод «спалаху»;

4. якісний хімічний аналіз;

5. тонкошарова хроматографія;

6. рідинна та газова хроматографія;

7. інфрачервона спектроскопія;

8. молекулярна мас-спектрометрія.

Візуальний огляд дозволяє визначити форму, колір, фізичний стан, консистенцію, однорідність складу, наявність конструктивних ознак промислових зарядів вибухових речовин. За характерними ознаками стандартних зарядів можна визначити тип шашок, брикетів, патронів, виготовлених на основі аміачної селітри або нітроефірів, клас, групу, підгрупу вибухових речовин, їх призначення. Аналіз зовнішнього вигляду, особливостей розфасовки, пакування, маркування, характерних ознак технології виготовлення дозволяє визначити спосіб виготовлення (заводський чи кустарний) об'єкта дослідження.

Для оцінки форми частинок або гранул конструктивно неоформлених промислових зарядів вибухових речовин, однорідності складу, характеру домішок – застосовують оптичну мікроскопію. Наприклад, мікроскопічні дослідження об'єктів дозволяють за характерними розмірами та конфігурацією гранул ідентифікувати різні марки чорних порохів.

Метод «спалаху». Закріплену у штативі вертикально пробірку (діаметр 13-15 мм, довжина 140-160 мм з термостійкого скла) полум'ям газового пальника прогрівають протягом 3-5 хв. Декілька мг досліджуваної речовини обережно вносять у нагріту пробірку таким чином, щоб вона потрапила тільки на її дно. Леткі горючі речовини у присутності оксигену повітря, що є у пробірці, можуть давати легкий спалах. При внесенні інертної речовини можливе шипіння з появою диму, сажі, смолистих речовин. Вибухові речовини швидко спалахують, що супроводжується характерним звуком. Випробування необхідно повторити з інтервалом у декілька хвилин, щоб бути впевненим у тому, що на характер розкладання речовини не впливає кисень повітря.

Хімічний метод ідентифікації вибухових речовин базується на проведенні якісних кольорових реакцій з відповідними хімічними реагентами, а також реакцій, які супроводжуються виділенням газів. Використовуються як групові хімічні реагенти, так і специфічні для індивідуальних сполук, іонів та елементів реагенти. Якісний хімічний аналіз об'єкта дозволяє визначити його як вибухову речовину, а також визначити окремі компоненти складу вибухових сумішей і спосіб виготовлення вибухових речовин.

Проби для дослідження відбираються за допомогою тестового паперу з попередньо знятою плівкою. У випадку застосування наборів тестів аерозольного типу поверхню тестового паперу обробляють аерозолями в послідовності рекомендованій інструкцією з відстані 10-15 см (балон з аерозолем необхідно попередньо збовтати). Поява кольорових плям, крапок та ліній свідчить про наявність відповідних груп вибухових речовин. Колір необхідно оцінювати під час його появи на тестовому папері, оскільки він швидко може змінюватися.

Якісний хімічний аналіз вибухових речовин у лабораторних умовах. Ідентифікація об'єктів експертизи під час їх хімічного аналізу здійснюється шляхом виявлення характерних для окремих вибухових речовин сполук, елементів та іонів, які представлено у табл. 2.

Таблиця 2 – Об'єкти ідентифікації при якісному хімічному аналізі вибухових речовин

Об'єкт експертизи	Об'єкт ідентифікації
Вибухові суміші військового та промислового призначення	Тротил (сполука)
Окремі динаміти, бездимні порохи, бетоніти, угледіти, победити, сірчані та нафтові амоніти	Нітрогліцерин (сполука)
Бездимні порохи та окремі динаміти	Нітроцелюлоза (сполука)
Детонуючі шнури, детонатори	Тен (сполука)
Шашки та капсулі-детонатори	Тетрил (сполука)
Пластичні вибухові речовини, детонатори	Гексоген (сполука)
Амоніти та окремі піротехнічні суміші	Аміачна селітра
Бездимні порохи	2,4- та 2,6-динітротолуоли
Окремі тротиловмісні вибухові речовини та піротехнічні суміші	Алюміній в порошкоподібній формі (елемент)
Димні порохи та піротехнічні суміші	Сульфур та карбон (елементи)
Окремі піротехнічні суміші	Магній в порошкоподібній формі (елемент)
Більшість амонітів, деякі піротехнічні суміші та димний порох	Нітрати (іони)
Амоніти, димні порохи та більшість піротехнічних сумішей	Калій (іон)
Більшість амонітів, димні порохи та окремі піротехнічні суміші	Натрій (іон)
Окремі амоніти	Хлориди (іони)
Більшість піротехнічних сумішей	Хлорати та перхлорати (іони)
Наповнювачі окремих вибухових речовин	Карбонати (іони)

У лабораторних умовах хімічний метод реалізують за допомогою платівок із заглибленням для крапельного аналізу, хімічних пробірок, відповідних хімічних реагентів та мікроскопа.

Основою схеми аналізу вибухових речовин, які представлені сумішами, є їх розділення на окремі групи з використанням відповідних розчинників.

Речовини першої групи є розчинними в ацетоні (ароматичні нітросполуки, нітроефіри, нітроаміни, аміачна селітра). Їх можна додатково розділити, використовуючи здатність одних розчинятись у бензолі, а інших у воді. Ароматичні нітросполуки та нітроефіри розчиняються у бензолі, а амоніачна селітра – у воді. Другу групу становлять речовини, розчинні у воді (сполуки, що містять іони амонію, калію, натрію, нітрати, хлорати, хлориди, карбонати). Третю групу становлять алюміній, магній, сірка та вугілля, які не розчиняються у воді та ацетоні. На рис. 1 подано схему якісного хімічного аналізу вибухових речовин з ідентифікацією індивідуальних сполук, іонів та елементів. Ця схема передбачає використання 10 тестів.

Перед кожною наступною екстракцією вихідні розчини концентрують випарюванням розчинників до отримання сухих залишків:

а) ацетонові та бензольні екстракти випаровують за допомогою фена або при кімнатній температурі, оскільки їх небезпечно нагрівати.

б) з водних екстрактів рідину видаляють нагріванням на киплячій водяній бані.

Методика тестування полягає у тому, що у заглиблення скляної платівки для крапельного аналізу вміщують декілька крупинок сухої речовини та додають 1-2 краплі (0,05 мм) хімічного реактиву.

Позитивним результатом тестування вважається поява: характерного забарвлення, виділення газу (СО₂; Н₂), характерна форма отриманих кристалів.

Перші три тести рекомендується проводити до розділення досліджуваної вибухової суміші речовин на окремі компоненти, як це передбачається схемою якісного хімічного аналізу вибухових речовин.

Тест № 1 – Тест на нітроароматичні сполуки проводиться з використанням 1-процентного спиртового розчину їдкого натрію.

Поява червоного забарвлення реакційної суміші свідчить про наявність у зразку досліджуваної речовини тротилу або пікринової кислоти, а синього забарвлення реакційної суміші – наявність у зразку досліджуваної речовини динітротолуолів.

Тест № 2 – Тест на нітроефіри та нітроаміни проводиться за допомогою 1-процентного розчину дифеніламіну в концентрованій сульфатній кислоті. Поява синього забарвлення свідчить про наявність у зразку тену, нітрогліцерину, нітроцелюлози, тетрилу, гексогену або октогену.

Тест № 3 – Тест з реактивом Гріса (дозволяє більш селективно ідентифікувати неорганічні нітрати та нітроаміни).

Реактив Гріса: розчин № 1 – розчиняють 1 г сульфанілової кислоти в 100 см³ 30-процентної оцтової кислоти; розчин № 2 – розчиняють 1 г нафтиламіну в 230 см³ киплячої води. Після охолодження декантують безколірну рідину та змішують із 100 см³ льодяної оцтової кислоти.

Додають по 1 краплі кожного розчину до зразка. Червоне забарвлення утворюється у випадку наявності неорганічних нітритів. Якщо такий колір не з'являється, додають декілька мг цинкового пилу. Розвиток забарвлення від рожевого до червоного свідчить про наявність неорганічних нітратів.

Рисунок 1 – Схема систематичного ходу якісного хімічного аналізу вибухових речовин

Тест № 4 – Тест на аміачну селітру дозволяє розпізнати аміачно-селітрові вибухові речовини.

З реактивом Неслера аміачно-селітрові вибухові речовини дають оранжеве або коричневе забарвлення залежно від концентрації катіону амонію в пробі. Реактив Неслера являє собою водний розчин ртуті йодиду, калій йодиду та їдкого натрію.

Експрес-метод виявлення аміачно-селітрових вибухових речовин, що містять нітроефіри, ґрунтується на тому, що при їх нагріванні утворюються окисли нітрогену. Окисли нітрогену при йодкрохмальній пробі Абеля реагують з калій йодидом з утворенням вільного йоду. Вільний йод із крохмалем дає характерне синє забарвлення.

Питання до самоконтролю

1. Що називають вибуховими речовинами?

2. Класифікація вибухових речовин.

3. Основні параметри речовин, що впливають на їх вибухові властивості.

4. Поняття про швидкість і форми вибухового перетворення речовин.