雷酸银
分子式为(AgONC),分子量149.885,结晶密度为4.07g/cm3 ,爆发点170℃(5秒延滞期),是一种白色或无色的针状
晶体。微溶于冷水,溶于
氨水和热水,不溶于
硝酸。吸湿性小。雷酸银有
正交晶系和菱型晶系的晶型结构。热安定性和火焰感度较好,撞击敏感度高,
爆轰成长距离短,因为含有极不稳定的爆炸
基团(-N=C),稍加摩擦或提高温度就能引起爆炸,可用来制作
雷管。继
欧洲化学家合成起爆药后,1842年
中原地区火器专家
丁守存成功仿制雷酸银并制成雷管,工业和军事上应用有限,商业上可制作烟花爆竹。雷酸银通常采用将
乙醇加入到
硝酸银的硝酸溶液中反应制得。也会在做
银镜反应或其他
化学试验时无意中合成出来。雷酸银有毒,误吸后可能出现一般性银中毒反应,主要是皮肤、眼睛和粘膜等部位的色素沉着。雷酸银应贮存在专业的仓库内,由专人看管,运输时注意减少震动和摩擦防止爆炸。
发展历史
1788年,
法国化学家贝托莱·克洛德·路易(Berthollet Claude Louis,1748-1822)发现了雷酸银。1799年,
英国科学家霍华德(Edward Charles Howard,1774-1816)制得
雷酸汞,相比雷酸银来说性能更稳定,对撞击敏感,可用来撞击发火,进一步激发其他炸药(比如火药)的爆炸,由此衍生出击发枪。1823年
德国化学家
李比希(J.vonLiebig,1803-1873)发现雷酸银(AgONC)与
弗里德里希·维勒(Friedrick Wohler,1800-1882)制得的
氰酸银(AgNCO)相比元素组成相同,有相同的
分子式,但性质却不同,雷酸银易爆炸而酸银则性质稳定,自此提出了同分异构体的猜想。1831年
欧洲化学家李比希和
约瑟夫·路易·盖-吕萨克首次用雷酸银、
雷酸汞合成了起爆药,
第一次鸦片战争后期制造
火器发射药的技术逐渐从西方流入
中原地区。爱国人士
丁守存发现西方战舰不用“药线”引燃火炮,而是用很小的“铜帽”,也就是
雷管来引爆火药,相比中国的传统火器,在战争时还击更加快速。
爱新觉罗·旻宁二十二(1842)年,丁守存在
天津市用十分简陋的条件成功仿制出了雷酸银,并在《自来火统造法》中记载了他的合成技术,丁守存用青矾和
硝石反应将产物
蒸馏制得
硝酸,再将
乙醇反复蒸馏得到纯酒精(乙醇),将以上两种化合物配成溶液后加入纯银则得到雷酸银结晶,然后做成雷管用于
火器起爆器的研究,他的研发成果改变了用纸药引信和
燧石引燃
铳炮的传统方法,很快就应用在当时的火器制造和工业生产上,打破了西方对我国的技术封锁。
分子结构
雷酸银(AgONC)与
氰酸银(AgNCO)互为同分异构体,它们的
化学组成相同,都由一个Ag
原子,一个N原子,一个C原子和一个O原子组成,但因原子排列次序不同导致结构和性质不同,是人类发现的第一个同分异构体。
雷酸银有两种晶型结构。一种是
正交晶系,
空间群为Cmcm,晶胞参数为a=3.864, b=10.722,c=5.851Å,Z=4。另一种是
菱形晶系,a=9.109 Å,α=115°44',Z=6,空间群。
理化性质
物理性质
雷酸银
分子式为(AgONC),分子量149.885,结晶密度为4.07g/cm3 ,是一种无色或白色光亮的针状
晶体。微溶于冷水,溶于
氨水和热水,不溶于
硝酸。13℃水中的
溶解度是0.075g/100g,30℃水中的溶解度是0.018g/100g,100℃水中的溶解度是0.25g/100g。雷酸银在50℃时加热60天也不会出现热分解,热安定性较好。吸湿性小,室温下不会发生变化。爆发点170℃(5秒延滞期),撞击敏感度高于
雷酸汞,低于
叠氮化铅。
化学性质
雷酸银在空气和光的作用下易于分解,导致表面发黑。雷酸银分子中含有爆炸
基团(-N=C),这种基团易被
活化,所以极不稳定,-N=C键受到外力的作用时很容易破裂,引发爆炸反应。雷酸银稍加摩擦就能引起爆炸,即使在水中,受到坚硬物体的碰撞也会发生爆炸,有较好的火焰感度,可用来制作
雷管。
氧化反应
雷酸银爆炸会发生剧烈的氧化反应,生成大量气体及热量,反应式如下:
制备方式
雷酸银的合成方法一:是将
乙醇加入到
硝酸银的硝酸溶液中,适当加热后反应制得雷酸银。反应式如下:
雷酸银的合成方法二:将纯银溶于硝酸中,缓慢加热,然后加入酒精。反应完全后自然冷却即有白色针状结晶析出,水洗后晾干就得到雷酸银。反应式如下:
雷酸银的合成方法三:在做检测
醛基(-CHO)的
银镜反应时,向硝酸银溶液中加入
氢氧化钠和
氨水可制成吐伦试剂。但如果反应过程中加入过量的氨水、加热时间过长,或者直接在火焰上加热就会意外制得雷酸银,并使吐伦试剂失去活性,除此之外,吐伦试剂久置还会析出
氮化银(Ag3N,又称雷爆银)沉淀,二者均有爆炸性,所以最好现配现用。吐伦试剂制备反应式如下:
硝基甲烷和
甲酰胺这两个化合物会在一定条件下转变成
雷酸,与银的化合物接触可能生成雷酸银,
乙醇与
硝酸银接触时,如果有酸同时存在也会意外制得雷酸银,这些方法有潜在风险,实验室试验时需注意安全。
应用领域
炸药
雷酸及其盐类(雷酸银、
雷酸汞)是单一成分得爆炸物质,较少单独做爆破炸药,通常是装填制成
雷管,再与其他炸药制成混合炸药,作为起爆药,用来引爆更强得炸药,可用于煤矿爆破等。但雷酸银的原料之一是银,比较昂贵,且雷酸银比雷酸汞更敏感,制造困难,所以较少用雷酸银做起爆药,工业和军事上应用有限,现在可被其他性能优良,价格低廉的药剂(比如
四氮烯)取代。
烟火剂
雷酸银引爆性能较好,小剂量可用于商业制作烟花爆竹。烟火剂是由
氧化剂和可燃剂组成的
混合物,燃烧后产生特定的烟火效果,比如发光,发声等。其中摩擦类爆炸药组成中的单基起爆药就是雷酸银,另外两种成分是氧化剂(
氯酸盐)和
可燃物(
硫化物、
红磷),这种爆炸药十分敏感,稍加摩擦或碰撞就会爆炸,可用于制作摩擦炮和拉炮等摩擦类
炮竹,还可与砂子混合制成
摔炮。
砂炮是一种纸卷得小商品,其中的小砂粒涂有一层微量雷酸银,到地上受到撞击就会发出爆音。摔炮用的爆音剂可使用雷酸银。与玩具枪弹相比,摔炮的爆声较小,使用时既不会产生火焰,也不会产生气体,而且在离使用者很远的地方才会发生爆炸,不易燃烧,触摸时爆炸也不会导致使用者身体的损伤(烧伤、刺痛等),是十分有趣又无害的玩具。
健康危害
健康安全
雷酸银有毒 ,各种形式的银都会在体内蓄积,排除困难,工人吸入或摄入
氧化银或银盐(如
硝酸银,雷酸银或
氟化银)后,可能发生一般性银中毒反应,全身性症状较少,但会导致皮肤和眼部色素沉着。可在颜面部、额头、脖颈、上肢(手、
前臂)、指(趾)甲、颊粘膜及皮肤表面出现分布均匀的暗色或蓝灰色的变色过程,随着暴露程度的不同深度也不一样,职业暴露也会引起
肾损伤,但不一定对肾功能造成影响。
雷酸银作为爆炸品属于危险化学品,具有一定的毒害性,雷酸银对撞击及摩擦的敏感度较高,反应速度极快,稍经触动或摩擦即可爆炸,爆炸时释放出大量热量和有毒或室息性气体气体,比如
一氧化碳、
二氧化碳、
二氧化氮等,可经
呼吸道、食道及皮肤等进入体内,引起中毒。
消防安全
消防员应穿全身消防服并佩戴防毒面具,转移爆炸现场中可能与爆炸品发生化学反应的物品,可使用带架水枪、固定摇摆炮等远距离喷射水流来灭火,降低或冷却爆炸品的爆炸能力,也可使用干粉、二氧化碳、雾状水、泡沫等灭火剂在上风向灭火。
急救措施
眼睛和皮肤误接触雷酸银后,应立即远离污染源并用洗眼剂和大量的水冲洗;误食后需要催吐和
洗胃并关注身体各项机能变化;不小心吸入后应立即转移到有新鲜空气的地方,如有
呼吸困难的症状需要进行人工呼吸并吸氧。如果以上措施不能缓解症状,仍有不适感,请及时送到医院救治。
操作此类银盐的工人日常进行操作时应注意防护,穿合适的工作服,戴防护
天文望远镜目镜,每天更换可能受到污染的工作服。工作服破损或者有被沾湿渗透的可能时也要及时更换新。皮肤和眼睛被污染后应立即使用洗眼药水和冲洗设备冲洗,值得注意的是,操作相关工作的人员应定期体检,并时刻注意身体耳叶、面部、手部、眼、鼻中隔和咽喉等处是否有色素沉淀,因为出现一般性银中毒前这些地方可能会出现变色过程。
贮存运输
雷酸银是爆炸反应速度很快的
爆轰性
发射药,存在爆炸的风险,对人民群众的生命和财产都有很严重的威胁,所以应储存在远离人群的专业仓库内,比如郊外,且要阴凉、通风及保持干燥。由专业人士保管,远离火种及热源,做到防晒和防热(仓温低于30℃)。必须与其他炸药及
氧化物、酸类等分仓库存放。雷酸银对撞击及摩擦的敏感度较高,所以搬运时一定要注意防震,配备缓冲设备,轻拿轻放。任何情况下
雷酸银都禁止使用
航空器来运输。
如有雷酸银物质残留且不能再继续使用时,应向当地的公安机关报备,在适当的时间和地点进行销毁,并选择合适的销毁方法,雷酸银应使用酸化法(
硝酸)销毁,也可使用氨、
硫化铵溶液处理。