Тротил (тринитротолуол, тол)

Тринитротолуол

Развитие химии в середине XIX века обеспечило военным множество взрывчатых веществ взамен дымного пороха. Некоторые вещества забываются, приходят новые, но есть среди них и «долгожители». Есть типы взрывчатых веществ, о которых знают практически все, как говорится «от мало до велика».

Яркий представитель последней группы – тринитротолуол, или тол, или тротил в просторечье. Формула тротила, первоначально секретная, еще в начале XX века стала секретом Полишинеля «секрет — на весь свет». Обе мировые войны армии мира использовали в основном именно это взрывчатое вещество.

Создание тротила

В 1863 году химик Юлиус Вильбрантд, работавший в университете Гёттингена, получил интересный результат в ходе одного из экспериментов с остатками коксованного угля и нефтью. Полученный состав прекрасно горел, выделяя яркое пламя и много черного дыма. Вильбратд окрестил свой состав тринитротолуолом, однако на несколько десятков лет полученное вещество оказалось забыто.

Тринитротолуол

В начале 1890-х о составе пришлось вспомнить в связи с развитием вооруженных сил. Находившиеся на тот момент на вооружении армий мира взрывчатые вещества (ВВ) обладали множеством минусов. Динамит отличается высокой чувствительностью, и снаряжать им боеприпасы опасно для самих работников фабрик, не говоря о войсках, а о транспортировке во время военных действий, вообще не приходилось и думать.

Гексоген и пикриновая кислота также крайне чувствительны, мелинит вступает в активную связь с металлом оболочки снаряда, основанные на селитре и аммиаке ВВ отличаются гигроскопичностью и быстро выходят из строя.

На фоне этих веществ тринитротолуол был едва ли не идеальной взрывчаткой, а развитие нефтяной промышленности, обеспечило его быстрое распространение.

В 1891 году началось промышленное производство вещества, но только с 1902 года толу удалось частично сменить пикриновую кислоту в боеприпасах германских вооруженных сил.

Большую роль в этом сыграл химик Генрих Каст, по сути доведший до конца работу Вильбрантда и давший возможность производить тринитротолуол в промышленных масштабах. Кстати, название тротил было придумано для того, что бы сбить с толку русскую и иные разведки, активно искавшие, чем это занимается немецкая химическая промышленность. Происхождение слова простое, это сокращенная форма от полного названия взрывчатки.

Цех по производству взрывчатки

Шило в мешке утаить невозможно, поэтому уже в 1909 году в России на Охтинском заводе стала производиться эта секретная новая взрывчатка. Первая Мировая война прошла под знаком равенства пикриновой кислоты и тола в качестве ВВ, но в послевоенный период и в эпоху Второй Мировой войны тротил стал главной взрывчаткой на планете.

Производство тротила сильно менялось с течением времени.

Первоначально толуол, продукт, получаемый из нефти, нитровали в три стадии с последующей очисткой и кристаллизацией с помощью этилового спирта. Трудоемкий процесс, в котором было задействовано ценное, «дефицитное» сырье, изменили в 1932-1933 годах.

Модернизация позволила пустить спирт на более важные нужды, его заменили кислотой. Сильно мешал факт прерывающегося производства взрывчатки. В 1936 году был опробована и принята технология производства тринитротолуола непрерывного типа в четыре фазы. В послевоенное время создавались новые способы непрерывного производства тротила для армии и промышленности.

Особенностью их было использование концентрированных кислот. В этом отечественная промышленность серьезно обгоняла западных конкурентов, так как и в Германии, и в Англии, и в США производство ВВ было не так дешево и эффективно как в СССР, и, как правило, было прерывающегося типа.

Динамит

В 1847 году итальянский химик Асканио Собреро синтезировал жидкость, позволявшую «левитировать» тяжёлые предметы. В миру она получила название «нитроглицерин». Но Собреро и не подозревал, какие серьёзные последствия его открытие будет иметь для всего мира.
Полученная жидкость взрывалась практически от всего: от нагрева, удара или трения. Неправильное хранение тоже приводило к взрыву.

После синтеза вещество лучше было сразу пускать в дело. А дел было много. На повестке дня стояло промышленное развитие: человечеству требовались руда, тоннели, дороги, котлованы, так что волшебная жидкость пришлась очень к месту. И как было бы замечательно, если бы так всё и осталось, — но увы, увы…

Альфред Нобель

По легенде, однажды, когда Альфред Нобель перевозил нитроглицерин, некоторое его количество вылилось из бутылки и впиталось в землю — ею, за неимением пупырчатой плёнки, обкладывали бутылки в телеге. Поэкспериментировав с полученной грязью, знаменитый изобретатель и филантроп обнаружил, что по мощности взрыва получившаяся смесь практически не уступает нитроглицерину, и при этом её можно хранить, кидать, резать, перевозить — да хоть горшки лепить, лишь бы в печь не сажать.

Сам Нобель эту байку яростно отрицал — дескать, чтобы у меня, да что-то пролилось!

Если бы он так небрежно относился к нитроглицерину, то вместо премии Нобеля у нас сейчас была бы исключительно премия Дарвина.

Но невозможно вытравить из народного сознания то, что имеет глубокую психологическую основу — страх.

Нобель был успешным предпринимателем, наладившим в Швеции, а затем и за рубежом производство нитроглицерина. Его заказчиками становились как правительства, так и частные лица. Но успешным он оказался только касательно доходов. А вот по части инцидентов удачливым его не назовешь…

Взрыв в лаборатории Нобеля в Стокгольме

У Альфреда взрывалось всё: заводы, корабли, лаборатории. Во время одного из взрывов погиб его младший брат. Люди боялись внеплановых детонаций, государства издавали законы о запрете производства нитроглицерина на своей территории.

Поэтому в сознании обывателя Нобель был кем-то вроде Бафомета — страшного сатанинского идола.

Впрочем, сам изобретатель настаивал, что целенаправленно экспериментировал с 1864 года с пропиткой разнообразных веществ нитроглицерином. В качестве одного из них использовалась кремнистая земля — кизельгур, и это был успех. Так путём долгого труда в 1866 году Альфред Нобель изобрёл динамит.

Три популярные взрывчатки: не пытайтесь повторить это дома

Принцип самой знаменитой на планете взрывчатки прост: берём вещество-поглотитель, пропитываем его нитроглицерином, вставляем капсюль — и вуаля.

Изобретение приняли на ура. Одним из его вариантов стали так называемые желатин-динамиты, более известные как «гремучие студни». Благодаря тому, что синтезировать нитроглицерин и нитроцеллюлозу было сравнительно несложно, русские революционеры-народники стали активно использовать это сочетание для производства своих бомб — химиками они были хорошими.

Так, гремучим студнем собственного производства товарищ Кибальчич отправил к праотцам императора Александра II (чем на практике продемонстрировал невозможность уничтожить монархию путём убийства монархов).

Последнее покушение на Александра II 1 марта 1881 года

Но всё это уже давняя история.

Физические и химические свойства тротила

Тротил получают с помощью нитрования такого вещества, как тол. Всего существует шесть изомеров, которые имеют одну и ту же формулу, но разно положение относительно бензольного ядра, что приводит к различным химическим свойствам.

Основные химические свойства тротила:

температура затвердевания 85°С
температура плавления 82°С
температура кипения 295°С
теплота плавления 21,41 ккал/г
теплота кристаллизации 5,6 ккал/моль
гигроскопичность 0,05%
растворимость — при температуре воды 25°С/100°С 0,02/0,15

Основные физические свойства тротила:

состояние твердое
скорость детонации (при плотности тротила 1,64 кг/м3) 6,95 сек.
дробящее воздействие по Гессу 16 мм
дробящее воздействие по Касту 3,9 мм
объем газообразования при детонации 730 л/кг
фугасность 285 мл
чувствительность при падении (10 кг тротила с высоты 25 см) до 8% детонации
максимальный срок хранения 25 лет, после чего возрастает чувствительность к детонации

Плотность тротила

Плотностью является соотношение массы тела к занимаемому объему. Плотность взрывчатого вещества составляет 1654 кг/м3.

Мощность

Мощность взрыва тротила измеряется в тротиловом эквиваленте. При взрыве тротила выделяется энергия, которая составляется 4184 Джоулей или 1000 термохимических калорий на 1 грамм тротила.

Теплота взрыва

Теплотой взрыва тротила называется объем энергии, выделяемый при взрывчатом вращении. При взрыве 1 кг тротила она составляет от 4100 до 4700 кДж.

Дробящее воздействие

Дробящее воздействие (бризантность) является одной из характеристик взрывчатых веществ, которая определяет способность вещества на послевзрывное воздействие в окружающей среде. Бризантность тротила составляет в 16,5 мм, что на порядок выше других веществ, таких как гексоген (4,2 мм) и октоген (5,4 мм).

Состояния

Тротил — это взрывчатое вещество, которое может быть в четырех состояниях:

  • Чешуированном.
  • Порошкообразном. Характеризируется высокой чувствительностью к внешним воздействиям, в первую очередь к огню.
  • Прессованном или литом. Способен гореть желтоватым огнем. Без наличия стандартного запала или капсюльного детонатора не взрывается. Характеризируется высокой чувствительностью к детонациям.
  • Плавленном. Как и в чешуированном, для этого состояния тротила присуща низкая восприимчивость к детонациям. Чтобы сработал плавленый тринитротолуол, необходимо наличие промежуточных детонаторов. Для этой цели идеально подойдет прессованный тротил.

Описание

  • Тринитротолуол характеризируется слабой чувствительностью к внешним механическим воздействиям: ударам, прострелам пули, искрам, трениям.
  • Невосприимчив и к химическим влияниям.
  • Килограмм тротила способен выделить 1010 ккал энергии.
  • При наличии стандартного капсюля-детонатора тротил реагирует со скоростью 6900 метров на секунду.
  • Тринитротолуол не вступает в реакции с деревом, пластмассами, бетоном, кирпичом.
  • Нерастворим в воде.
  • После продолжительного нагрева, смачивания в воде и плавления тротил способен сохранять свои взрывчатые свойства.
  • Склонен темнеть в результате попадания солнечных лучей.
  • Способен гореть в результате воздействия открытого источника огня. При этом тротил горит желтоватым пламенем с выделением копоти.
  • Тротил может оставаться в работоспособном состоянии даже после длительного хранения. Различные условия содержания (вода, земля или корпус боеприпаса) не влияют на взрывчатые свойства тринитротолуола.

Использование в армии и мощность ВВ


На сегодняшний день тринитротолуол не используется в чистом виде как начинка боеприпасов. Его качества дополняют иные ВВ, для взаимного улучшения бризантных и других характеристик взрывчатки.

Так, гексоген и тротил увеличивают общую мощность, при этом тол повышает ее безопасность.

Приведем небольшую сравнительную таблицу тола и других ВВ

ВВ Плотность Скорость взрыва Теплота, выделяемая при взрыве
Тол литой 1,45г/см3 6500 м/с 4,24МДж/кг
Гексоген 1,62г/см3 8100 м/с 5,54МДж/кг
Пикрин 1,76 г/см³ 7350 м/с 7350 м/с 6,36 МДж/кг
Порох дымный 1,6—1,93 г/см³ около 3000 м/с 2,79МДж/кг

Ведутся поиски и новых видов ВВ, взамен устаревшего тринитротолуола. Так, армия США несколько лет использует состав IMX-101, более стабильный и безопасный.

Неожиданное применение нашли в армии для взрывчатки солдаты. Дело в том, что в небольших порциях тол прекрасно помогает от грибковых заболеваний.

Самодельные мази на его основе делались ранее, и будут продолжать изготовляться, пока у солдат будут проблемы с ногами.

Эту особенность использовали медики в более раннее время, но быстро выяснилось, что тол токсичен и его постоянное использование может принести больше вреда, чем пользы.

Общая характеристика

Вскрытие входной двери с помощью компактного подрывного заряда (2008 год)
Любое взрывчатое вещество обладает следующими характеристиками:

  • способность к экзотермическим химическим превращениям
  • способность к самораспространяющемуся химическому превращению

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:

  • скорость взрывчатого превращения (скорость детонации или скорость горения),
  • давление детонации,
  • теплота (удельная теплота) взрыва,
  • состав и объём газовых продуктов взрывчатого превращения,
  • максимальная температура продуктов взрыва (температура взрыва),
  • чувствительность к внешним воздействиям,
  • критический диаметр детонации,
  • критическая плотность детонации.

При детонации разложение взрывчатых веществ происходит настолько быстро (за время от 10−6 до 10−2сек), что газообразные продукты разложения с температурой в несколько тысяч градусов оказываются сжатыми в объёме, близком к начальному объёму заряда. Резко расширяясь, они являются основным первичным фактором разрушительного действия взрыва.

Различают два основных вида действия взрывчатых веществ: бризантное (местного действия) и фугасное (общего действия).

Существенное значение при хранении взрывчатых веществ и обращении с ними имеет их стабильность.

В прикладных сферах широко используется не более двух-трёх десятков взрывчатых веществ и их смесей. Основные характеристики наиболее распространённых из них сведены в следующую таблицу (данные приведены при плотности заряда 1600 кг/м3):

Взрывчатое вещество Кислородный баланс, % Теплота взрыва, МДж/кг Объём продуктов взрыва, м3/кг Скорость детонации, км/с
Тротил -74,0 4,2 0,75 7,0
Тетрил -47,4 4,6 0,74 7,6
Гексоген -21,6 5,4 0,89 8,1
Тэн -10,1 5,9 0,79 7,8
Нитроглицерин +3,5 6,3 0,69 7,7
Аммонит № 6 0 4,2 0,89 5,0
Нитрат аммония +20,0 1,6 0,98 ≈1,5
Азид свинца неприменимо 1,7 0,23 5,3
Баллиститный порох -45 3,56 0,97 7,0

Видео

История создания тротила

Дата Событие
1863 г. Создание немецким ученым Юлиусом Вильбрандом первого образца тротила
1891 г. Первое массовое изготовление и использование в Германии
1905 г. Начало экспериментов по созданию тротила в США и последующее производство
1909 г. Изготовление тротила в России и других странах

Изготовление данного взрывчатого вещества началось только в 1891 году в Германии, под руководством известного немецкого химика Генриха Каста.

Изготовление и испытания проводились под грифом «Секретно», где в последующем было присуждено название — тротил.

В 1905 году в Германии была изготовлена первая крупная партия, имеющая вес более ста тон. В этом же году состав тротила был раскрыт американскими учеными, которые начали работу по производству взрывчатки в США. Далее секрет был открыт всему миру, после чего началось производство в России и других странах мира.

Самое массовое изготовление взрывчатого вещества было зафиксировано в США в 1945 году, когда на военные и промышленные нужды было изготовлено более 1 млн тон.

Особенности использования

Тротил является взрывчатым веществом с большой мощностью, и имеет множество достоинств, которые выделяют его от других веществ. Тротил может находиться в нескольких формах:

  • гранулированная;
  • прессованная;
  • литая.

Все это позволяет использовать его не только в военном деле, но и в промышленности, например, в горной. Также тротил обладает высоким уровнем безопасности на всех этапах использования и большим сроком хранения без потери всех взрывчатых свойств, который составляет до 20 лет.

Часто используют тротил в соединениях с другими взрывчатыми веществами, что позволяет улучшить качество, снизить чувствительность и добиться постоянного состояния других веществ.

Основное применение тротила:

  • военное дело;
  • промышленность;
  • медицина.

Примечания

  • 123
    https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0641.html
  • Тротил не взрывается, если его уронить, даже если его прострелить из винтовки. Для взрыва требуется сильная ударная волна (детонация) Ландау Л. Д.
    ,
    Китайгородский А. И.
    Физика для всех: Молекулы. — 5-е изд., испр. — М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. литературы, 1982. — с. 167—172. — 208 с.
  • 2,4,6- Тринитротолуол
  • К. В. Волков, В. В. Даниленко, В. И. Елин //.
    Физика горения и взрыва,1990, вып. 26, т. 3, с. 123—125..
  • СПОСОБ В.Ф.МОЖАРОВСКОГО КОМПЛЕКСНОГО ЭТИОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ПСОРИАЗА ПРОТИВОВИРУСНЫМ И ПРОТИВОМИКРОБНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ «ЛИКВАЦИД», «ТРИНОЛ», «ТРИСОЛИД» И «ТРОТИПИД» — Патент РФ 2102072 (неопр.)
    . ru-patent.info. Дата обращения 23 января 2020.

С какими ВВ может вступать в соединения?

Тротил может применяться как в чистом виде, так и в смеси с другими взрывчатыми веществами. Среди них самыми распространенными являются:

  • гексоген;
  • тетрил;
  • тэн;
  • амиачно-селитровые взрывчатые вещества.

Добавление тротила к гексогену, тетрилу и тэну влечет за собой понижение их взрывчатых свойств. После добавления тротила в амиачно-селитровые ВВ наблюдается повышение их химической стойкости и уменьшение гигроскопичности.

Применение промышленного взрывчатого вещества

Карьеры и рудники являются основными местами использования ВВ. Преимущественно для таких ситуаций взрывчатка изготавливается прямо на месте. В состав тротила, приготовленного для горных работ, входят следующие компоненты:

  • гранулированная аммиачная селитра;
  • дизельное топливо: 3 %;
  • угольный порошок: 5 %.

Обязательным условием является наличие чешуированного тротила (8 %). Данный трехкомпонентный состав тротила гарантирует высокую эффективность подрыва. Использование этого взрывчатого вещества не вредит экологии.

Как взрывается?

Тротил после детонации оставляет шанс уцелеть только тем, кто оказался вдали от эпицентра взрыва.

При срабатывании тринитротолуола характерно выделение большого количества энергии, которая перерастает в основной поражающий фактор ВВ — ударную волну.

Во время терракта, кроме нее, опасной считается начинка взрывного устройства. Поражающими элементами для этой цели являются гвозди, гайки, болты и куски арматуры.

Для определения мощности взрыва используется тротиловый эквивалент: энергия, выделяемая при взрыве ВВ, равняется его массе.

Взорвавшийся килограмм тротила вырабатывает достаточное количество энергии, чтобы убить человека, находящегося от эпицентра на расстоянии три метра. При взрыве выделяется 4,19х106 Дж.

В безопасности он может быть на дистанции 15 метров. Тонна тротила выделяет 4,19х109 Дж. энергии.

Где сегодня используется вещество?

Кроме горного дела, тринитротолуол нашел свое применение в армии.

Данным взрывчатым веществом в Вооруженных Силах Российской Федерации снаряжаются снаряды, ракеты, минометные мины, авиабомбы, инженерные мины и фугасы.

Для их снаряжения используется тротиловый эквивалент. В случаях с ядерным оружием расчеты ведутся в килограммах и тоннах. Для снаряжения боеприпасов используются готовые параметры:

  • для ручных гранат рассчитано от 75 до 400 грамм тротила;
  • для противотанковых гранат предусмотрено полтора килограмма;
  • на оснащение мин идет от 4 до 7 кг ВВ;
  • одна авиабомба содержит 5 тонн тротила;
  • морская мина – от 50 до 300 кг.

Тротиловые заряды усиливаются при помощи металлических опилок из гексогена или гексогена с алюминием.

Как хранится?

Тротил хранится в прессованном состоянии в специальных цилиндрических или прямоугольных шашках. Снаружи для тринитротолуола предусмотрена парафиновая оберточная бумага со специальными гнездами для капсюлей-детонаторов.

Сегодня, кроме тротила, для фугасных зарядов созданы более мощные взрывчатые вещества. Несмотря на это, тринитротолуол остается по-прежнему востребованным как в горном деле, так и в военном.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий