Sprengstoffe

[[Bild:C4-Sprengstoff.jpg|thumb|250px|Vorbereitung für die Sprengung einer Ankerkette mit C4 während eines Trainings bei der US-Navy. Man erkennt gut die helle formbare Masse des Plastiksprengstoffes.]]

[[Bild:C4-Sprengstoff_2.jpg|thumb|250px|C4-Sprengstoff in Stangenform bei der Sprengung eines Munitionsdepots]]

Ein Sprengstoff ist ein chemischer Stoff oder eine Mischung chemischer Stoffe, die unter bestimmten Bedingungen sehr schnell reagieren und dabei eine relativ große Energiemenge in Form von Hitze und einer Druckwelle freisetzen (Explosion mit Deflagration oder Detonation). Die Geschwindigkeit, mit der sich die Reaktion im Sprengstoff ausbreitet, bestimmt die Brisanz des Sprengstoffes.

Sprengstoffe werden zum größten Teil militärisch eingesetzt. Daneben finden sie im Bergbau, bei Baumaßnahmen in felsigen Gegenden, bei Abrissunternehmen, in der Geologie und beim Feuerwerk Verwendung.

Zum Auslösen einer Detonation werden kleine Sprengkapseln mit Initialsprengstoff verwendet. Wenn die Hauptladung aus einem sehr unempfindlichen Sprengstoff besteht, so ist zwischen Sprengkapsel und Hauptladung noch eine zusätzliche Verstärkungsladung (Booster, Schlagverstärker) erforderlich.

Zu den brisanten Sprengstoffen gehören z.B.:


Sie detonieren mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10.000 m/s; wobei Schwarzpulver mit nur ca. 400 m/s rasch verbrennt (deflagriert). Nitropenta, RDX, HMTD sowie Nitroguanidin sind viel leichter herzustellen.

Inhaltsverzeichnis
1 Sprengstoffe
2 Herstellung
3 Daten einiger ausgewählter Sprengstoffe
4 Rechtliches
5 Literatur
6 Weblinks

Sprengstoffe

Explosivstoffe unterteilt man in drei grundlegende Kategorien:

  1. Sprengstoffe
  2. Treibladungspulver
  3. Pyrotechnische Mischungen


Der älteste bekannte Explosivstoff ist Schwarzpulver, das aus natürlich vorkommenden Substanzen leicht herzustellen ist. Es besteht aus 75% Salpeter, 15% Holzkohle, 10% Schwefel.

Mischungen aus Oxidatoren und Metallpulvern nennt man Blitzsätze oder auch ggf. Blitzknallsatz (BKS), wenn sie primär zur Erzeugung eines Knalls bestimmt sind, sie sind den pyrotechnischen Sätzen zuzuordnen. Wie der Name schon sagt, explodiert ein BKS mit einem hellen Lichtblitz und einem lauten Knall unter enormer Energieabgabe, wobei manche Blitzsätze auch in Detonation übergehen können. Eine weitere wesentliche Eigenschaft dieser Explosivstoffe ist es, ohne Verdämmung zu explodieren, was von der Art und der Zusammensetzung der Mischung abhängt. Diese Eigenschaft macht sie für die Pyrotechnik sehr interessant, da man mit geringen Mengen einen vielfach lauteren Knall erzeugen kann, als das mit Schwarzpulver möglich ist. Das in der Pyrotechnik fast ausschließlich angewandte Gemisch aus Kaliumperchlorat und sehr feinteiligem Aluminiumpulver (Aluminiumpyroschliff / Dark Pyro Alu) explodiert bereits in geringer Menge offen gezündet mit einem ohrenbetäubenden Knall. Diese Eigenschaft macht die Handhabung von BKS gefährlich, zumal das Gemisch empfindlich auf statische Aufladung reagiert. Zu finden ist diese Mischung in Vogelschreckpatronen und Salutbomben in der Großfeuerwerkerei.

Ferner werden die sog. Flashmischungen in kleinen Bombetten als Zerlegerladung eingesetzt, wobei diese dann häufig auch aus Bariumnitrat, Schwefel und hochfeinem Aluminiumpulver bestehen.

Mischungen mit Chloraten und Magnesiumpulver sind nicht im Gebrauch, da sie hochgefährlich und in Deutschland nicht zulässig sind.

Daneben sind auf Ammoniumnitrat (NH4NO3) basierende Sprengstoffe leicht herzustellen, da Ammoniumnitrat als Düngemittel leicht verfügbar ist. Deswegen wird es auch bei großen terroristischen Anschlägen benutzt. Ammonnitrat-Sprengstoffe sind besonders sicher, da sie eine starke Sprengladung (Booster) zum Zünden benötigen. Im einfachsten Fall bestehen sie aus 94% Ammonsalpeter und 6% Dieselkraftstoff (Ammonium Nitrate Fuel Oil = ANFO). Ein anderer Ammoniumnitratsprengstoff ist Ammonal.

Im Bergbau werden untertage spezielle "Wettersprengstoffe" eingesetzt, deren Explosionstemperatur aufgrund von Zusätzen von Alkalichloriden nicht ausreicht, um Staub- oder Methangasexplosionen ("schlagende Wetter") auszulösen. Zu diesen Sprengstoffen zählen heute vor allem (auch wässrige) Mischungen aus Ammoniumnitrat mit niedrigem Anteil an brisanteren Explosivstoffen, welche sich durch besonders hohe Verarbeitungs- und Transportsicherheit auszeichnen.

Herstellung

Moderne Sprengstoffe werden chemisch hergestellt. Viele basieren auf Produkten der organischen Chemie und enthalten (fast) immer Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O). Der Sauerstoff ist wichtig, um die chemische Reaktion (die Verbrennung) durchzuführen, der Stickstoff ist wichtig, da der entstehende molekulare Distickstoff (N2) bei seiner Bildung viel Energie abgibt.

Die ersten synthetischen Sprengstoffe waren Nitrozellulose und Glycerintrinitrat (fälschlicherweise fast ausschließlich als Nitroglycerin bekannt). Da bei diesen beiden Stoffen die Explosion sehr leicht ausgelöst werden kann, ist die Handhabung gefährlich. Alfred Nobel gelang es 1867, Nitroglycerin in Kieselgur einzulagern und so Dynamit herzustellen. Auch andere nitroglycerinhaltige Mischungen (Holzmehl, Nitrate) werden als "Dynamite" bezeichnet. Sie finden heute aufgrund mangelnder Sicherheit kaum noch praktische Anwendung.

Moderne Sprengstoffe basieren oft auf Hexogen, zum Beispiel C4 ("Plastiksprengstoff"). Octogen galt bislang als das brisanteste Material, ist aber in der Herstellung aufwändig und sehr teuer. Es wird fast ausschließlich für Spezialladungen, zum Beispiel Hohlladungen, wo es auf hohe Brisanz ankommt, verwendet. Daneben ist TNT ein häufig genutzter, sehr handhabungssicherer, brisanter Militärsprengstoff. Der militärisch und terroristisch verwendete brisante Plastiksprengstoff Semtex enthält Nitropenta, Hexogen und ein Plastifizierungsmittel.

Ein weiteres, bislang noch nicht (soweit bekannt) großtechnisch hergestelltes Material ist das Molekül Tetranitroglykoluryl ("Sorguyl"), dessen Gerüst aus acht Kohlenstoffatomen besteht, die zu einen Würfel gebunden sind und an die jeweils eine Nitro-Gruppe gebunden ist.

Dieses Material wurde nach theoretischen Berechnungen entwickelt und gilt, da es eventuell sehr dicht gepackt werden kann, als extrem gefährlich. Es hat die höchste bekannte Detonationsgeschwindigkeit von ca. 9300 m/s und eine Dichte von 2 g/cm³. Die wissenschaftliche Entwicklung dieses Stoffs wurde vom amerikanischen Verteidigungsministerium finanziert. Auch die Franzosen forschten intensiv.

Neben den auf der organischen Chemie basierenden Sprengstoffen gibt es auch eine Reihe anderer anorganischer Stoffe (beispielsweise Azide), die in Zündern Verwendung finden.

Hexamethylentriperoxiddiamin (HMTD) ist ebenfalls ein Initialsprengstoff, der jedoch wegen der kurzen Lagerfähigkeit keine militärische Verwendung fand.

In Knallerbsen für Kinder an Silvester wird Silberfulminat, ein Salz der Knallsäure verwendet. In einer Knallerbse sind höchstens 25 mg enthalten. Der Stoff kann nicht in sehr großen Mengen hergestellt werden, da er auch am Eigengewicht der Kristalle zur Explosion gebracht werden kann. Auch geringe Reibung oder Erschütterung kann zur Explosion führen. Auch feuchtes Silberfulminat ist explosiv.

Anmerkung: bei Atomwaffen spricht man im Allgemeinen nicht von Sprengstoffen.

Daten einiger ausgewählter Sprengstoffe

Schwarz- pulver Propantriol-
trinitrat (Nitroglyzerin) 		Ethandiol-
dinitrat (Glykoldinitrat) 		Schieß-
baumwolle 		Pentaerythrit-
tetranitrat 		Trinitrotoluol (TNT)
Schmelz-
temperatur
°C 		-- 13,5 -22 180 (zersetzt) 141 81
Dichte

g/cm³ 		1,1 1,6 1,5 1,3 1,7 1,6
Sauerstoff-
bilanz
% 		-15 +3,5 ±0 -28,7 -10,1 -74
Explosions-
wärme
kJ / kg 		2784 6238 6615 4396 5862 3977
Schwaden-
volumen
l / kg 		280 715 737 765 780 690
Spezifische Energie
(l · atm) / kg 		2810 13200 13800 9900 13100 8100
Detonations-
geschwindigkeit
m/s 		400 7600 7300 6800 8000 6900
Explosions-
temperatur
K 		2380 4600 4700 3150 4200 2820

Gibt an, inwieweit der im Molekül des Sprengstoffs enthaltene Sauerstoff ausreicht, um die oxydierbaren Bestandteile zu verbrennen. Ist zuwenig Sauerstoff vorhanden, entstehen giftige Substanzen wie Kohlenmonoxid oder Blausäure. Für militärische Sprengstoffe ist die Sauerstoffbilanz nicht von Interesse, bei gewerblichen Sprengstoffen muß sie grundsätzlich positiv sein. Die Sauerstoffbilanz kann durch Zugabe von Sauerstofflieferanten (z.B. Eisenoxide) beeinflußt werden.

Das ist das Volumen der bei der Explosion eines Kilogramms Sprengstoff entstehenden Gase unter Normalbedingungen.

Rechtliches

Der Umgang, dazu gehören das Herstellen, Bearbeiten, Verarbeiten, Verwenden, Verbringen, der Transport und das Überlassen innerhalb der Betriebsstätte, das Wiedergewinnen und Vernichten; der Verkehr (Handel) und die Einfuhr werden aufgrund der möglichen Gefährdung im Sprengstoffrecht geregelt.

Literatur

Weblinks

! Kategorie:Bergbau Kategorie:Waffe

See also: Sprengstoffe, ANFO, Alfred Nobel, Ammonal, Ammoniumnitrat, Atomwaffen, Azide, Bergbau, Booster (Sprengstoff), Brisanz (Chemie)