Тротил: история создания, особенности использования, физико-химические свойства

Химические и физические свойства ВВ

Тротил представляет собой кристаллы разных оттенков желтого или коричневого цветов, реже бесцветные. Плотность зависит от состояния, так:

1,663 г/см3,плотность кристаллов;
1,54-1,59 г/см3 плотность литого вещества.

Боевые качества тринитротолуола:

от 4103 кДж/кг до 4605 кДж/кг теплота взрыва;
6950 м/с скорость детонации;
16 мм бризантность по методу Гесса;
3,9 мм бризантность методом Касса;
730 л/кг объем выделения газа при взрыве;
285 мл фугасность.

После 15 лет хранения состав становится более взрывоопасен при внешних воздействиях, о чем необходимо помнить в случае обнаружения целых боеприпасов времен Великой Отечественной войны.

ВВ не растворяется в воде, а так же не изменяет своих качеств после смачивания. Имеется активная реакция со спиртовыми и водяными щелочными растворами. На вкус горький.

Под воздействием Солнца тротил темнеет, до темно-коричневого цвета. Интересно, что в отличие от прочих взрывчаток, тол не реагирует на внешнее воздействие. Можно ударить по нему молотком, можно выстрелить в емкость с тринитротолуолом, его можно даже плавить. Последний пункт стал наиболее притягательным для военных и гражданских, связанных с взрывчаткой.

Поскольку горит тол при температуре выше 290 °C, его можно аккуратно довести до температуры плавления 80,35°C.

Под воздействием огня толовая масса начинает гореть, как правило, огнем желтого цвета и выделяя черный коптящий дым. Отметим, что исключение составляет порошкообразное ВВ с некоторыми примесями, делающее взрывчатку более нестабильной.

Общие «взрывные» качества

Подрыв шашки тринитротолуола может быть гарантированно произведен с помощью детонатора или запала. Как было отмечено, обладающее большим запасом стабильности вещество непросто подорвать «как в кино», выстрелом или даже поджогом.

Что же произойдёт, если подорвать, к примеру, 1 килограмм тротила. Взрыв, то есть мгновенная химико-физическая реакция, протечет за одну стотысячную долю секунды. Газ, образование и расширение которого и дает основную фугасную составляющую взрыва и взрывной волны, увеличиться до объема в 700 литров. Основным поражающим фактором будет взрывная волна и соответствующее изменение давления.

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.

История пластичных взрывчатых веществ

Девятнадцатый век стал настоящим «звездным часом» для химиков, которые занимались разработкой новых видов взрывчатых веществ. В 1867 году Альфредом Нобелем был запатентован динамит, который можно назвать первым пластичным взрывчатым веществом.

Первый вид динамита был изготовлен путем смешивания нитроглицерина с кизельгуром (кремниевая земля). Взрывчатое вещество получилось довольно мощным, имело приемлемый уровень безопасности (по сравнению с нитроглицерином) и обладало консистенцией теста.

Во время Второй мировой войны в Германии было разработано пластичное взрывчатое вещество гексопласт, которое состояло из смеси гексогена (75%), динитротолуола, тротила и нитроцеллюлозы. Позже американцы «позаимствовали» этот состав и начали его серийное производство под наименованием С-2.

В Великобритании первое пластичное взрывчатое вещество появилось еще до начала ПМВ, оно называлось PE-1 и использовалось для проведения взрывных работ. РЕ-1 состоял из 88% гексогена и 12% нефтяного масла. Позже этот состав был улучшен, в него добавили эмульгатор лецитин. Под наименованием РЕ-2 эта взрывчатка активно использовалось англичанами в период Второй мировой войны. Причем она находилась на вооружении специальных подразделений Великобритании, возможно именно поэтому пластичная взрывчатка стала в общественном сознании обязательным атрибутом диверсанта.

В 50-е годы англичане создали еще один вид ПВВ – РЕ-4. Причем эта разработка получилась настолько хорошо, что находится на вооружении английской армии и сегодня. В его состав входит: 88% гексогена, 11% специальной смазки DG-29 и эмульгатор. Данное взрывчатое вещество получилось весьма удачным – недорогим, надежным и довольно мощным. РЕ-4 используется для проведения взрывных работ, а также для снаряжения некоторых видов боеприпасов.

В США начали производить пластичную взрывчатку во время Второй мировой войны. Первым американским ПВВ стала взрывчатка С-1, аналогичная по составу английской РЕ-2. Чуть позже она была несколько модифицирована до С-2, а затем и С-3. Все эти ПВВ в качестве взрывчатого компонента использовали гексоген, отличались лишь пластификаторы.

В 1967 года была запатентована пластичная взрывчатка С-4, которая позже стала практически синонимом ПВВ. С-4 весьма успешно применялась во Вьетнаме, в настоящее время существует несколько классов этой взрывчатки, они отличаются друг от друга количеством гексогена.

С использованием С-4 во Вьетнаме связано несколько курьезных историй. Поначалу применение этого взрывчатого вещества привело к частым случаям тяжелых отравлений среди американских солдат. Дело в том, что они пытались использовать куски С-4 вместо привычной для американцев жвачки. Гексоген, входящий в состав С-4, является сильным ядом, он и вызывал отравления. После этого в инструкцию к С-4 был внесен пункт о том, что жевать пластит запрещено.

Вторая группа несчастных случаев была связана с попытками военнослужащих использовать С-4 в качестве топлива для приготовления пищи. Пластит не взрывался, но пары гексогена, попав вместе с дымом в пищу, также приводили к отравлениям. После этого в инструкциях к взрывчатке появился еще один пункт: «Запрещено использовать для приготовления пищи».

Следует отметить, что сегодня на вооружении американской армии находится большое количество разновидностей пластичной взрывчатки. Они отличаются и по взрывному компоненту, и по пластификаторам.

Первой советской пластичной взрывчаткой, которую начали выпускать массово, стала ПВВ-4. Этот пластит состоит из 80% гексогена, 15% смазочного масла и 5% стеарата кальция. Она появилась примерно в конце 40-х годов, однако в войска практически не поступала.

В 60-е годы в СССР был создан еще один вид пластичной взрывчатки – ПВВ-5А, который был полным аналогом американской С-4. Эту взрывчатку использовали для снаряжения мин МОН и динамической брони для танков.

В тот же период для систем разминирования была создана пластиковая взрывчатка ПВВ-7 с повышенным уровнем фугасности.

Долгое время пластичная взрывчатка считалась в СССР секретной, поэтому в строевые части она почти не поступала. Ситуация изменилась только с началом войны в Афганистане.

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!

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.

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.

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.

Новое сверхмощное взрывчатое вещество синтезируют в американских лабораториях

Каждое новое поколение пытается перещеголять поколения предыдущие в том, что называется начинкой для адских машинок и другого оружия, другими словами – в поисках мощного взрывчатого вещества. Казалось бы, эпоха взрывчатки в виде пороха понемногу уходит в историю, однако поиски новых взрывчатых веществ не прекращаются. Чем меньше масса взрывчатого вещества, и чем больше его поражающая сила, тем лучшим оно представляется военным специалистам. Активизировать поиски такого взрывчатого вещества диктует робототехника, а также использование небольших ракет и бомб большой поражающей силы на БПЛА.

Естественно, что идеальное с военной точки зрения вещество вряд ли вообще будет когда либо обнаружено, но вот недавние разработки говорят о том, что нечто близкое к такому понятию получить всё же можно. Под близостью к идеальности здесь понимается стабильное хранение, высокая поражающая сила, небольшой объем и легкая транспортировка. Не нужно забывать, что цена такого взрывчатого вещества тоже должна быть приемлемой, иначе создание на его основе оружия может просто опустошить военный бюджет той или иной страны.

Разработки уже долгое время идут вокруг использования химических формул таких веществ, как тринитротолуол, пентрит, гексоген и ряд других. Однако в полной мере новинок «взрывная» наука предложить может крайне редко. Именно поэтому появление такого вещества как гексантирогексаазаизовюрцитан (название – язык сломаешь) можно считать настоящим прорывом в своей области. Чтобы не ломать язык, ученые решили дать этому веществу более удобоваримое название – CL-20. Это вещество впервые было получено еще около 26 лет назад – в далеком уже 1986 году в американском штате Калифорния. Его особенность заключается в том, что плотность энергии в этом веществе пока максимальная в сравнении с другими веществами. Высокая энергетическая плотность CL-20 и малая конкуренция при его производстве приводят к тому, что стоимость такой взрывчатки сегодня просто астрономическая. Один килограмм CL-20 стоит около 1300 долларов. Естественно, что такая цена не позволяет использовать взрывчатый агент в промышленных масштабах. Однако уже вскоре, считают эксперты, цена этой взрывчатки может существенно упасть, так как есть варианты по альтернативному синтезу гексантирогексаазаизовюрцитана.

Если сравнивать гексантирогексаазаизовюрцитан с самым эффективным на сегодняшний день взрывчатым веществом, применяемым в военных целях (октогеном), то стоимость последнего составляет около ста долларов за кг. Однако именно гексантирогексаазаизовюрцитан проявляет большую эффективность. Скорость детонации CL-20 составляет 9660 м/с, что на 560 м/с больше, чем у октогена. Плотность CL-20 также выше, чем у того же октогена, а значит, и с перспективами у гексантирогексаазаизовюрцитана тоже должно быть всё в порядке.

Одним из возможных направлений в применении CL-20 сегодня считают беспилотники. Однако здесь есть проблема, потому что CL-20 очень чувствителен к механическим воздействиям. Даже обычная тряска, которая вполне может произойти с БПЛА в воздухе способна вызвать детонацию вещества. Чтобы избежать взрыва самого беспилотника специалисты предложили использовать CL-20 в интеграции с пластиковым компонентом, который будет снижать уровень механического воздействия. Но как только такие эксперименты провели, оказалось, что гексантирогексаазаизовюрцитан (формула С6Н6N12О12) сильно теряет свои «убойные» свойства.

Получается, что перспективы у этого вещества огромные, но вот за два с половиной десятилетия им так никто и не сумел разумно распорядиться. Но эксперименты продолжаются и сегодня. Американец Адам Матцгер работает над совершенствованием CL-20, пытаясь изменить форму этой материи.

Матцгер решил использовать кристаллизацию из общего раствора для получения молекулярных кристаллов вещества. В итоге у них вышел вариант, когда на 2 молекулы CL-20 приходится 1 молекула октогена. Скорость детонации этой смеси находится между скоростями двух указанных веществ по отдельности, но при этом новое вещество гораздо стабильнее самого CL-20 и эффективнее октогена.

Чем ни самая эффективная взрывчатка в мире?..

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. У ВВ на основе аммиака и селитры понижается гигроскопичность, а значит они становятся более надежными, стабильными. Названия смесей ТГА (тротил, гексоген, алюминий), Октол (23% тротила и 77% оксогена), а так же айригел, алюмотол и гранатол, в которых алюминиевый порошок и тол содержатся в разных соотношениях.

Приведем небольшую сравнительную таблицу тола и других 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.

Тротил — основное взрывчатое соединение для военных боеприпасов

Тротил — химическая взрывчатка, ставшая основной в военном деле. Тротилом снаряжаются почти все боеприпасы: фугасные снаряды, бомбы авиационные осколочные и фугасные зенитные снаряды, мины противопехотные и противотанковые любой конструкции. Число марок и число единиц этих боеприпасов бесчисленно. Легче назвать те, где не используется тротил: термобарические смеси, термитные бронебойные заряды, боеприпасы объемного взрыва. Их доля в общем потоке производства очень невелика, а более 90% всех разрывных боеприпасов продолжают снаряжаться классическим тротилом.

Средние параметры армейского тротила

Скорость детонации 6700-7000 м/сек;
Бризантность по Гессу — 16 мм;
Объем газообразных продуктов — 730 дм/кг;
Температура вспышки — 290 С;
Плотность — 1633 г/л;
Температура плавления — 80 С;
Не более 4-8% взрывов при падении 10 кг с высоты 25 см;
Гарантийный срок хранения — 25 лет. После него чувствительность к детонации от удара возрастает.

300 килограмм тротила обеспечат зону поражения взрывной волной радиусом более 50 м. Мощность падает согласно квадрату расстояния, поэтому вес заряда на большую зону поражения рассчитывается соответственно.

Классификация взрывчатых соединений

Под взрывчатым веществом (ВВ) подразумевают состав, способный взрываться, то есть гореть без доступа кислорода с высокой скоростью

Именно скорость горения является самой важной характеристикой. Ее можно представить так: выкладывается длинная дорожка из испытуемого соединения и поджигается

Например, по бензиновой дорожке пламя «побежит» со скоростью десятки метров в секунду (различается по местным условиям). Если же такую дорожку сделать из тротила, то скорость детонации составит более 7000 м/сек. Это огромное значение, недостижимое для многих других взрывчатых соединений. Именно поэтому взрыв тротила такой мощный. Например, масса заряда в легендарной гранате Ф1 составляет всего 60 г. По объему это всего три патрона от охотничьего ружья, однако энергии достаточно, чтобы уничтожить целый автомобиль, обезвредить врага в большом помещении.

Тротил и другие взрывчатые вещества

Нитрации (окислению азотной кислотой) поддаются очень многие органические вещества: обычная целлюлоза, пластмассы, органические растворители. Из всех них был выбран органический растворитель толуол. Он обрабатывается азотной кислотой и на выходе получается тринитротолуол (тротил). Выбор в пользу этого вещества сделан именно из-за его стабильности, устойчивости от случайного взрыва. Также важна низкая себестоимость его производства.

Тротиловый эквивалент стал универсальной единицей измерения бризантности взрывчатых веществ. У тротила он равен 1. Пределом для химической взрывчатки является эквивалент 2. Его имеют Этиленгликольнитрат и Поливинилнитрат. Ввиду крайней нестабильности этих веществ в (жидкости взрываются от небольшого сотрясения, встряхивания в емкости и т.д.) их применение возможно лишь в сильно разбавленном пластификаторам виде, а тогда их тротиловый эквивалент будет таким же, как и у обычного тротила.

Общие «взрывные» качества

Подрыв шашки тринитротолуола может быть гарантированно произведен с помощью детонатора или запала. Как было отмечено, обладающее большим запасом стабильности вещество непросто подорвать «как в кино», выстрелом или даже поджогом.

Что же произойдёт, если подорвать, к примеру, 1 килограмм тротила. Взрыв, то есть мгновенная химико-физическая реакция, протечет за одну стотысячную долю секунды. Газ, образование и расширение которого и дает основную фугасную составляющую взрыва и взрывной волны, увеличиться до объема в 700 литров. Основным поражающим фактором будет взрывная волна и соответствующее изменение давления.

Это интересно: Тренировка — читаем главное

Тротил — основное взрывчатое соединение для военных боеприпасов

Тротил — химическая взрывчатка, ставшая основной в военном деле. Тротилом снаряжаются почти все боеприпасы: фугасные снаряды, бомбы авиационные осколочные и фугасные зенитные снаряды, мины противопехотные и противотанковые любой конструкции. Число марок и число единиц этих боеприпасов бесчисленно. Легче назвать те, где не используется тротил: термобарические смеси, термитные бронебойные заряды, боеприпасы объемного взрыва. Их доля в общем потоке производства очень невелика, а более 90% всех разрывных боеприпасов продолжают снаряжаться классическим тротилом.