Горчичный газ: название, формула, характеристика и интересные факты о веществе

Первая в истории химическая атака была произведена 22 апреля 1915 года немецкими войсками вблизи бельгийского города Ипр. В качестве отравляющего вещества в тот раз был использован хлор, ставший первой разновидностью химического оружия. За первой атакой последовала вторая, 31 мая того же года на Восточном фронте - с применением фосгена. И 12 мая 1917 года, спустя еще несколько эпизодов успешного использования других отравляющих веществ (ОВ), вновь возле Ипра была проведена химическая атака - с применением горчичного газа, позже по месту сражения получившего название "иприт".

История

Родиной горчичного газа можно считать Бельгию. Ее уроженец, физик Сезар Депре, впервые в 1822 году синтезировал это вещество. Он получил горчичный газ при действии на этилен хлористой серы (дихлорида серы). Горчичный газ также был получен Ричем в 1854 году и Фредериком Гутри в 1860 году с использованием тех же реагентов. Последний в своих исследованиях уже говорил о поражающем действии газа.

Впервые в чистом виде горчичный газ был получен немецким ученым Виктором Мейером. Вместо прямого синтеза он использовал тиодигликоль и треххлористый фосфор. Мейер подробно описал физические и химические свойства этого соединения.

Во время Первой мировой войны и после нее изучением газа занимались Ломмель и Штейнкопф (тогда появилось первоначальное название этого вещества - Lost). Благодаря их исследованиям, Германия смогла применить Lost уже в 1917 году. Метод получения использовался тот же, что у Мейера, только вместо треххлористого углерода применяли тионилхлорид.

После газовых атак страны Антанты осознали эффективность иприта и через некоторое время также наладили его производство.

В гилеровской Германии производству иприта уделялось большое значение: объем произведенного ОВ измерялся сотнями тысяч тонн. Его уничтожение после войны заняло около десяти лет.

Значение и преимущества

До горчичного газа немцы использовали ядовитый хлор и удушающие фосген/дифосген (а также их смеси в различных пропорциях) - газообразные ОВ. При всей эффективности они имели и недостатки: зависимость от метеорологических условий, трудности с доставкой и установкой газовых баллонов, плохо контролируемый радиус поражения. С изобретением артиллерийской стрельбы боеприпасами с ОВ появилась возможность использовать отравляющие вещества в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом, газообразном. Здесь нашли применение твердые соединения с мышьяком. Однако страны Антанты быстро совершенствовали противогазы, и эти ОВ стали малоэффективными.

С появлением иприта начался новый этап развития ОВ. Главной особенностью газа Lost было кожно-нарывное действие - кроме органов дыхания, он поражал также глаза и участки тела, проникая под одежду и обувь, противогазы при этом не спасали. К тому же иприт обладал малой летучестью - это позволяло "заражать" не живую силу, а целые участки местности.

Благодаря этому ряду преимуществ перед другими ОВ первого поколения, иприт долго оставался "в строю", его производство в больших объемах имело место вплоть до середины XX века.

Структура

Систематическое наименование иприта - 2,2'-дихлордиэтилсульфид. В Англии и США он называется "горчичный газ" по характерному едкому чесночному запаху. В Германии газ получил кодовые названия H (для технического), HS и позднее HD - для перегнанного вещества.

Формула горчичного газа относительно несложная.

Физические свойства

При нормальных условиях (атмосферном давлении, температуре 20oC) иприт - летучая маслянистая жидкость. Характерный запах и желтоватый цвет ему придают примеси. В воде не растворяется, а гидролизуется (распадается) с образованием тиодигликоля. В спирте растворим ограниченно, а в органических растворителях - эфире, бензоле, хлороформе, животных и растительных маслах - очень хорошо. Также хорошо растворяется в других ОВ, что позволяет создавать смеси из нескольких веществ.

Химические свойства и обезвреживание

Хотя ранее в статье упоминалось, что в воде ядовитый горчичный газ подвергается гидролизу, на практике часто наблюдалось следующее: иприт, хранившийся по несколько лет в неблагоприятных условиях, во влажных помещениях или в поврежденных баллонах, мало терял свою активность. Это не соответствует лабораторным данным: если вещество гидролизуется, оно перестает существовать в изначальном молекулярном (для газа) виде и теряет свои свойства. Такое противоречие объясняется тем, что вода и иприт - не смешивающиеся жидкости: в лаборатории при гидролизе постоянно происходит интенсивное перемешивание, и реакция идет по всему объему, а в полевых условиях вода покрывает горчичный газ слоем, и реакция идет только на границе двух сред, да и то крайне медленно и обратимо.

Для дегазации (обезвреживание) иприта в больших объемах особое значение имеет хлорная известь, в простонародье "хлорка". Применяют ее в виде концентрированного водного раствора, в котором вымачивают зараженные предметы, тщательно перемешивая. Гипохлориты наиболее выгодны в экономическом плане: они стоят недорого и производятся в больших количествах.

В последние десятилетия большое значение для дегазации отравляющего горчичного газа приобрели хлорамины. Один из наиболее важных в практическом применении - хлорамин T. По сравнению с комплексным действием хлорной извести на иприт, реакция с натриевой солью хлорамина T проста: сера в дихлордиэтилсульфиде окисляется, и образуется продукт присоединения к ней хлорамина. На основе хлорамина T в США была создана смесь, пригодная для дегазации даже приборов и автомашин.

Остальные дегазирующие смеси, хоть они и могут быть и более эффективными, имеют лишь ограниченное применение на практике из-за дороговизны сырья и сложности производства.

Одна из качественных реакций, позволяющая обнаружить 10 мг горчичного газа в 1000 литрах воздуха - реакция с хлоридом золота (II), характеризующаяся появлением желтоватого осадка в растворе хлорида, а при больших концентрациях иприта - красновато-желтых маслянистых капель.

Получение

Существует три основных способа получения иприта в лаборатории и в промышленных масштабах.

Первый - реакция этилена с дихлоридом серы. Этот способ был разработан Гутри.

Второй способ был открыт Мейером и заключался в действии на тиодигликоль хлорирующими агентами: хлоридами фосфора, хлороводором, тионилхлоридом.

Третий способ был разработан в 1942 году Лазьером в США. Он основан на взаимодействии сероводорода с винилхлоридом в присутствии органических перекисей в качестве катализаторов. Выход продукта может достигать 75% - это высокий показатель для органического синтеза.

Действие на организм

Горчичный газ - отравляющее вещество кожно-нарывного и общепоражающего действия. Он действует на все участки организма, поэтому для защиты от него необходима специальная одежда, закрывающая всю поверхность тела.

Иприт имеет скрытый период действия, то есть непосредственно после попадания на кожу никаких симптомов не будет, и только спустя 2-6 часов появляется покраснение, воспаление - идет отторжение эпидермиса. Эпидермис отмирает, и на его месте появляются нагноения и язвы, требующие длительного лечения. Если же таковое лечение отсутствует, смерть наступает в промежутке от нескольких часов до одного месяца (в зависимости от дозы ОВ).

При попадании иприта на глаза начинается воспаление передних отделов глаза, особенно роговицы (возможна даже потеря зрения, вызванная ее помутнением). Далее развивается гнойный конъюнктивит и некроз тканей, что требует длительного лечения.

Действие иприта на органы дыхания локализуется в верхних отделах дыхательной системы. Появляется внутреннее кровотечение, возникают гнойные и гангренозные очаги, при больших концентрациях может развиться отек легких.

Общеотравляющее действие иприта связано с тем, что он не только взаимодействует с пораженными участками, но и всасывается в кровь и разносится по всему организму, что проявляется в нарушении кровообращения, токсических почечных, желудочно-кишечных и мозговых кровотечениях.

Модификации на основе иприта

Известно, что перед Второй мировой войной и во время нее в военно-химических лабораториях США и Англии занимались ипритом Левинштейна - смесью обычного иприта с полисульфидами, в строении которых содержались длинные цепочки атомов серы. О военном значении этого вещества по имеющимся данным судить трудно.

Уже упомянутым Штейнкопфом после Первой мировой войны были получены дибром- и дийоддиэтилсульфиды (так называемые бром-Lost и йод-Lost). Широкого применения они не получили, так как по эффективности соответствуют обычному иприту, а в производстве значительно дороже.