Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

Новости и общество 20 декабря 2016

Сегодня к услугам человечества предоставлено большое количество различных взрывчатых веществ. Среди них особое место занимает тротил.

Это химическое соединение пользуется огромной популярностью в тех сферах, где требуется демонтаж металлической, бетонной или кирпичной конструкции.

Данное взрывчатое вещество считается основным в снаряжении боеприпасов для армии.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

Когда был получен тротил?

Формула тринитротолуола (C6H2(NO2)3CH3) была выведена в 1963 году. Основателем этого ВВ считается немецкий химик Юлиус Вильбранд. С 1891 года было налажено промышленное производство тротила.

В 1902 году германская и американская армии в снаряжении боеприпасов заменили пикриновую кислоту тротилом. Охтинский завод России, используя немецкую технологию, в 1909 году также начал промышленное изготовление данного взрывчатого вещества.

Развитая нефтехимическая промышленность стала толчком для массового производства тротила.

Названия

Тротил — это взрывчатое вещество (ВВ), которое еще называют:

  • тринитротолуолом;
  • толом;
  • тринитом;
  • нитротолом.

Взрывчатая смесь обозначается аббревиатурами:

Что собой представляет вещество?

Тротил – это продукт, образовавшийся в результате химического взаимодействия азотной и серной кислот с толуолом.

В обычном состоянии тротил является твердым кристаллическим веществом желтого цвета, которое способно плавиться при +81 °C, а при +310 °C воспламеняться.

Тротил малочувствителен к механическому воздействию. Растворяется тринитротолуол при помощи пиридина, ацетона и хлороформа.

Тринитротолуол имеет все свойства антибиотика. Применялся в медицине как противогрибковое средство. В результате высокой токсичности тротил был заменен другими более эффективными врачебными препаратами.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

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.

Как производится продукт?

Чешуированная форма характерна для только что изготовленного ВВ.

Процедура изготовления тротила протекает в два этапа:

  • Обработка толуола. После реакции нитрования азотной, серной кислот и толуола образуются маленькие частицы в виде светло-желтых чешуек, которые в дальнейшем подлежат различным механическим воздействиям. В этом процессе серную кислоту используют в качестве водоотнимающего агента.
  • Нитрование с олеумом, в реакцию с которым вступает моно- и динитротолуол. Во втором этапе водоотнимающим агентом выступает олеум. Излишки кислот часто используются в начальной стадии изготовления тротила.

В результате обработки тротил из чешуйчатого состояния переходит в плавленное, прессованное или порошкообразное.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

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.

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.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

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.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

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.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

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.

Источник: fb.ru

Источник: https://monateka.com/article/162388/

История создания, описание, свойства тротила

С середины ХIX многие ученые проводили эксперименты по синтезированию и созданию новых видов взрывчатых веществ, которые бы могли по мощности превзойти пороховые заряды. И только в 1863 году немецкому ученому Юлиусу Вильбрандому удалось синтезировать первый образец тротила.

Смотрите также статью Виды взрывчатки и её свойства

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеТротиловая шашка, фото

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.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеТротиловая ручная граната времен Первой мировой войны

К началу Первой мировой войны было изготовлено большое количество тротила, который активно использовался всеми странами. Работы по созданию совершенного состава взрывчатого вещества продолжались вплоть до 1940 года, после чего была утверждена окончательная формула тротила.

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.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеПрименение тротила в подрыве боеприпасов

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.

Ранее тротил активно применялся в медицине, и он входил в состав некоторых медицинских препаратов. Сейчас он входит в состав антигрибковых средств. Также ученые всего мира продолжают работы по созданию взрывчатого вещества, превосходящего мощность, стабильность и другие свойства тротила.

Смотрите также статью Что такое электрошокер и как выбрать парализатор

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).

Читайте также:  Винтовка мосина (трехлинейка): снайперская мосинка, почему так называется

Смотрите также статью Что такое водородная бомба и как она устроена

Тротиловый эквивалент

Тротиловым эквивалентом называется мера энерговыделения при взрыве взрывчатых веществ и определяющая количество исходящей энергии. Данная мера используется для вычислений мощности взрыва, и составляет 4184 Дж на 1000 кал/г.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеВзрыв тротилового заряда весом в 100 кг

В тротиловом эквиваленте проходит измерение и сравнение мощности взрывчатых веществ в соотношении с тротилом.

Название взрывчатого вещества Мощность
тротил 1,0
тринитрорезорцинат свинца (ТНРС) 0,39
порох 0,55 -0,66
тетрил (мощнее тротила) 1,25
гексоген 1,6
тритонал 1,6
Этиленгликольдинитрат (ЭГДН) 1,6
Октоген 1,7

Смотрите также статью Что такое порох и его разновидности

Изготовление тротила

Взрывчатка является твердым веществом с высокой температурой плавления, технология производства тротила достаточно сложна. Всего существует два способа его получения:

  • одностадийный;
  • двухстадийный.

Одностадийный способ включает в себя такие процессы:

  • сушка при температуре 100°С;
  • измельчение и просеивание;
  • получение вещества и промывка;
  • кристаллизация;
  • сушка при температуре 100°С;
  • просеивание;
  • укупорка.

Во время изготовления тратила первым этапом является сушка, последующее измельчение и просеивание вещества. Далее идет смешивание с нитротором, азотной кислотой и пентаэритритом. Смешивание происходит с определенной скоростью, которая не позволяет подняться температуре веществ до 20°С.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеТротил. Фото

После сушки вещество принимает кристаллический вид. Полученные кристаллы проходят дополнительную сушку, просеивание и отжимание. Последним процессом в изготовлении тротила является укупорка с использованием спирта.

Двухстадийный способ включает в себя:

  • получение сернокислотного эфира;
  • смешивание дополнительных веществ с одновременной сушкой при температуре до 60°С.

Данный способ изготовления тротила появился первым и использовался по причинам простоты и перспективности. Во время смешивания и сушки добавлялась азотная кислота, пантаэритрит и серная кислота. Все эти вещества смешивались поэтапно при различной температуре нагревания.

(59

Источник: https://doblest.club/oruzhie/279-chto-takoe-trotil

Тротил (взрывчатые вещества)

Взрывчатое вещество бризантное нормальной мощности. Известно под названиями:

  • Тринитротолуол.
  • Тол.
  • Тринит.
  • Нитротол.
  • Тротил.

Аббревиатуры:

Основные характеристики:

  1. Чувствительность: Не чувствителен к удару, прострелу пулей, огню, искре, трению, химическому воздействию. Прессованный и порошкообразный тротил хорошо чувствителен к детонации и надежно взрывается от стандартных капсюлей-детонаторов, запалов. Плавленый и чешуированный тротил имеет пониженную чувствительность к детонации и требует промежуточного детонатора в виде некоторого количества прессованного тротила.
  2. Энергия взрывчатого превращения — 1010 ккал/кг.
  3. Скорость детонации: 6900 м/сек.
  4. Бризантность: 19 мм.
  5. Фугасность: 285 куб.см.
  6. Химическая стойкость: Не вступает в реакцию с твердыми материалами (металл, дерево, пластмассы, бетон, кирпич и т.п.), не растворяется водой, не гигроскопичен, не изменяет своих взрывчатых свойств при длительном нагреве, смачивании водой, и изменении агрегатного состояния (в расплавленном виде). Под длительном воздействии солнечного света темнеет и несколько повышает свою чувствительность (теоретически). При воздействии открытого пламени загорается и горит желтым, сильно коптящим пламенем. Горение в замкнутом пространстве большого количества может перерасти в детонацию (теоретически, на практике это не встречается).
  7. Продолжительность и условия работоспособного состояния: Продолжительность не ограничивается (надежно срабатывает тротил, изготовленный в начале тридцатых годов). Длительное (60-70 лет) пребывание в воде, земле, корпусах боеприпасов не изменяет взрывчатых свойств.
  8. Нормальное агрегатное состояние: Твердое вещество. Применяется в порошкообразном, чешуированом и твердом виде
  9. Плотность: 1.66 г./куб. см.

В обычных условиях тротил представляет собой твердое вещество. Плавится при температуре +81 градус, при температуре +310 градусов загорается.

Тротил является продуктом воздействия смеси азотной и серной кислот на толуол. На выходе получается чешуированный тротил (отдельные мелкие чешуйки). Из чешуированного тротила механической обработкой можно получить порошкообразный, прессованный тротил, нагреванием плавленый тротил.

Тротил нашел самое широкое применение из-за простоты и удобства его механической обработки (очень легко изготавливать заряды любого веса, заполнять любые полости, резать, сверлить и т.п.), высокой химической стойкости и инертности, невосприимчивости к внешним воздействиям. А значит он очень надежен и безопасен в применении. В то же время он обладает высокими взрывными характеристиками.

Тротил применяется как в чистом виде, так и в смесях с другими ВВ (гексогеном, тетрилом, тэном, амиачно-селитренными ВВ и др.), причем в химические реакции тротил с ними не вступает.

В смеси с гексогеном, тетрилом, тэном тротил понижает чувствительность последних, а в смеси с амиачно-селитренными ВВ тротил повышает их взрывчатые свойства, повышает химическую стойкость и снижает гигроскопичность.

Тротил в России является основным ВВ для снаряжения снарядов, ракет, минометных мин, авиабомб, инженерных мин и фугасов. Тротил применяется как основное ВВ при проведении подрывных работ в грунте, подрывании металлических, бетонных, кирпичных и иных конструкций.

В России для подрывных работ тротил поставляется:

  1. В чешуированном виде в бумажных мешках из крафт-бумаги весом 50 кг.
  2. В прессованном виде в деревянных ящиках (шашки 75, 200, 400 г.)

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

Тротиловые шашки выпускаются трех типоразмеров:

  • Большая — размером 10х5х5 см. и массой 400 г. Запальное гнездо на боковой грани.
  • Малая — размером 10х5х2.5 см. и массой 200 г. Запальное гнездо на торцевой грани
  • Буровая — диаметром 3 см., длиной 7 см. и массой 75 г. Запальное гнездо в торце.

Все шашки обернуты парафинированной бумагой красного, желтого, серого или серо-зеленого цвета. На боковой стороне имеется надпись «Тротиловая шашка …г.»

Место запального гнезда обозначено на бумаге черным кружком. Запальное гнездо размером под стандартный капсюль-детонатор № 8. Запальное гнездо может быть гладким или иметь в верхней части резьбу 1М10х1Н под стандартный запал МД-5. В некоторых случаях для повышения прочности резбы она обкладывается фольгой. О наличии резьбы на боковой стороне шашки имеется надпись.

Шашки укладываются в деревянные ящики в следующих комплектациях:

  1. 250 буровых шашек. Вес ящика 26 кг. Вес нетто — 18.75 кг.
  2. 124 малые шашки + 1 буровая шашка. Вес ящика 32 кг. Нетто — 24.875 кг.
  3. 62 большие шашки + 1 буровая шашка. Вес ящика 32 кг. Нетто -24.675 кг.
  4. 30 больших шашек + 65 малых шашек. Вес ящика 32 кг. Нетто -25 кг.

Из больших и малых тротиловых шашек составляются подрывные заряды нужной массы. Ящик с тротиловыми шашками может также использоваться как подрывной заряд массой 25 кг.

Для этого в верхней крышке в центре имеется отверстие для запала, закрытое легко удаляемой дощечкой. Шашка под этим отверстием уложена так, чтобы ее запальное гнездо приходилось как раз под отверстием в крышке ящика.

Ящики окрашены в зеленый цвет, снабжены деревянными или веревочными ручками для переноски. На ящиках нанесена соответствующая маркировка.

Диаметр буровой шашки соответствует диаметру стандартного бура для сверления горных пород. Эти шашки используются для комплектования буровых зарядов при разрушении горных пород.

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применение

В инженерные войска тротил также поставляется в виде готовых зарядов в металлической оболочке, имеющей гнезда для различного типа запалов и взрывателей, и приспособления для быстрого закрепления заряда на разрушаемом объекте.

Это заряды СЗ-1, СЗ-3 (1 и 3 кг. ВВ), СЗ-3а (3.7 кг. смеси тротила с гексогеном), СЗ-6 (7.3 кг. смеси тротила с гексогеном), СЗ-6м (удлиненный заряд массой 6.9 кг.), КЗ-2 (кумулятивный заряд массой 9 кг.), КЗУ (удлиненный кумулятивный заряд массой 12 кг.

) и целый ряд других зарядов.

На рисунке: 1 — заряд СЗ-3, 2 — заряд СЗ-3а, 3 — заряд СЗ-6м, 4 — кумулятивный заряд КЗК.

От автора. Тротил в настоящее время является основным ВВ не только в России, а и в большинстве стран.

Его популярность объясняется просто- химическая стойкость, нечувствительность едва ли не ко всем внешним воздействиям, безопасность в производстве и применении, надежность срабатывания. Тротил легко плавится и в этом виде им легко заполнять любые емкости, полости боеприпасов.

Прессованный троил легко поддается механической обработке (сверление, строгание, резание). Взрывчатые свойства тротила мало изменяются при плавлении, прессовании, измельчении. Он химически пассивен и его легко вводить в любые смеси ВВ.

В то же время тротил имеет хорошие взрывные характеристики. Не случайно тротил признан повсеместно стандартным ВВ. Продукты взрыва (остаточные газы) не особенно ядовиты и скорее обладают раздражающим действием, чем каким либо иным.

На вкус тротил очень горький, а на вид похож на хозяйственное мыло не более чем деревянная чурка. Так что рассказики досужих борзописцев о попытках бабусь стирать найденными тротиловыми шашками белье скорее солдатские анекдоты, принятые журналистами за чистую монету.

Веремеев Ю.Г.Сапер

Источник: http://weaponland.ru/publ/trotil_vzryvchatye_veshhestva/12-1-0-1132

История возникновения тротила

Administrator | 23 Октября 2014

Формула тротила: состав, плотность, мощность взрыва, энергия, кто изобрёл, как изготовить, боевое применениеРазвитие новой эпохи взрывчатых веществ началось в 1825 году.  На протяжении нескольких веков на полях сражений безраздельно властвовал черный порох, но ему предстояло уступить вершину власти. Одна за другой химиками того времени создавались взрывчатые вещества имеющие более мощную взрывную способность.  В 1800 году была открыта гремучая ртуть, которая в скором времени закончила историю существования кремневых ружей.

В первой половине XIX века химики заметили, что обработка ряда г8орючих веществ азотной кислотой приводит к образованию соединений, способных взрываться.  Таким образом в 1825 году были созданы нитронафталин и тринитробензол, в 1826 появился тетранитроанилин, в 1833 нитрокрахмал, в 1845 пироксилин и в 1847 нитроглицерин, взбудораживший мир взрывчатых веществ.

Йозеф Вильбранд, химик из Германии в 1863 году занимался изучением свойств толуола, побочного продукта коксования угля и крекинга нефти. Ученый подверг толуол обработке азотной кислотой, что привело к образованию нескольких нитросоединений толуола, среди которых присутствовал тринитротолуол (С6Н2 (NO2)3СН3).

  Новое вещество сначала не привлекло внимания ученых, так как особо не выделялось на фоне получаемых этим процессом мононитротолуолов и динитротолуолов.

Ни кто в принципе не имел сомнений в том, что тринитротолуол может взрываться, ведь практически все вещества, имеющие в себе водород и углерод могут гореть, а обработка их азотной кислотой добавляет им взрывчатые свойства.

Лишь в начале ХХ века знаменитый немецкий химик и специалист в области взрывчатки Генрих Каст приступил к исследованию тринитротолуола. Его внимание привлекло то, что изготовление данного вещества не имеет взрывоопасных этапов. Изготовление других взрывчатых веществ было гораздо опасней,  на множестве европейских фабрик случались частые большие взрывы.

Читайте также:  Пневматическая винтовка иж-38: характеристики, тюнинг, модернизация, устройство, цена, видео

Тринитротолуол обладал очень мирным характером, многие специалисты подвергали сомнению его возможность взорваться. Удары молотком по чешуйкам тринитротолуола, приводили лишь к тому, что они рассыпались.

Огонь также не производил на тринитротолуол особого воздействия, вещество просто горело коптящим пламенем.  Даже выстрел из винтовки в мешок с этой взрывчаткой был абсолютно безопасен.

  И только взрыв мог показать истинное лицо  тринитротолуола.

Начали проводиться эксперименты, которые показали, что размолотые в порошок чешуйки тринитротолуола можно спрессовать или засыпать в какую либо емкость, и он отлично взорвется от нобелевского капсюля-детонатора №8, сохраняя свои мирные качества.

Тринитротолуол можно сверлить, прессовать , строгать, пилить, плавить, то есть делать что вздумается. В расплавленном виде он обладает отличной текучестью и совсем не липнет, что позволяет поместить его в любую емкость. Конструкторы снарядов и торпед, полным ходом начали использовать тринитротолуол в качестве взрывчатого вещества своих изделий.

Немецкие военные сразу же заинтересовались изобретением Каста, и в 1905 году первые сто  тонн были выпущены под кодовым названием FЯllpulver 02.

Но эта взрывчатка недолго оставалась секретной, через год в России, благодаря капитану Владимиру Рдутловскому начинается производство этого вещества под названием тротил или тол.

В дальнейшем разные страны  начали выпуск  тринитротолуола, давая ему свои названия. В наше время эту взрывчатку чаще всего называют TNT.

Интернет магазин сумок carlo salvatelli имеет большой выбор предлагаемой продукции известных мировых брендов. Покупка сумки в интернет магазине topavenue.ru не доставит не каких сложностей. Различные формы оплаты и простой способ оформления заказа сделает покупку быстрой и выгодной.

Источник: http://millitari.ru/index.php/count/1092-istorija-vozniknovenija-trotila.html

Тринитротолуол • Картинка дня

На фото — кристаллический препарат тринитротолуола (2,4,6-тринитротолуол, C7H5N3O6). Тринитротолуол, или ТНТ, или тротил, входит в первую десятку органических веществ, название которых легко вспоминает человек, далекий от химии. В начале ХХ века он интенсивно использовался в качестве бризантного взрывчатого вещества военного и промышленного назначения. Тринитротолуол-тротил до сих пор служит эквивалентом для оценки количества энергии, выделяемой при ядерных взрывах, подрывах химических взрывчатых устройств, падениях астероидов и комет, взрывах вулканов.

При комнатной температуре тринитротолуол представляет собой желтое кристаллическое вещество.

Впервые он был получен в 1863 году немецким химиком Юлиусом Вильбрандом (на многих интернет-ресурсах этот синтез и открытие тринитротолуола ошибочно приписывают его отцу — немецкому врачу и судебному медику Йозефу Вильбранду).

Тринитротолуол получают, обрабатывая толуол азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты и олеума — раствора SO3 в серной кислоте.

Обработка толуола азотной кислотой — нитрование — происходит постадийно, на каждой стадии в молекулу вводится одна нитрогруппа (–NO2), и если динитротолуол еще можно получить, используя в качестве катализатора концентрированную серную кислоту, то для введения третьей группы –NO2 необходим более активный катализатор — олеум. После нитрования кристаллы тринитротолуола отмывают водой от загрязнений и высушивают.

Непосредственно после первого успешного синтеза тринитротолуола его потенциал как нового взрывчатого вещества не был раскрыт. До 1890-х годов тринитротолуол, получаемый в скромных количествах, использовали только в качестве желтого красителя для текстиля.

Исследователи не смогли разглядеть в нем взрывчатое вещество три десятка лет из-за того, что это соединение не так легко детонирует.

По сравнению с основными взрывчатыми веществами, которые в те времена рассматривались как замена дымному пороху, — тринитроглицерином или нитроцеллюлозой — тринитротолуол считался исключительно устойчивым, да и мощность его взрыва меньше, чем у нитроцеллюлозы и нитроглицерина. Разглядеть в тринитротолуоле потенциальную взрывчатку удалось только в 1891 году другому немецкому химику — Карлу Хойссерманну (Karl Häussermann).

Стать «эталонным» взрывчатым веществом тринитротолуолу помогли относительная простота и дешевизна его промышленного получения, безопасность при хранении, транспортировке и легкость снаряжения им боеприпасов.

Тротил можно расплавить, заполнить его расплавом любую емкость или придать обусловленную тем или иным применением форму.

Такое возможно из-за того, что температура плавления тринитротолуола составляет 80°С, а температура разложения — 240°С, поэтому в отсутствие искр или источников открытого огня работа с расплавленным тротилом практически безопасна, чего нельзя сказать про работу с нитроглицерином или нитроцеллюлозой.

С 1890-х годов тринитротолуол стал использоваться как взрывчатое вещество гражданского назначения. Из него изготавливали тротиловые шашки для горных работ, расчистки ландшафта при прокладке железных и автодорог, сносе зданий.

Снаряжение артиллерийских боеприпасов, мин и бомб тротилом началось в 1902 году, первыми были немцы, в 1907 году технологию производства тротиловых боеприпасов освоили британцы. Первое полномасштабное применение произошло во время Первой Мировой войны.

Практика показала, что тринитротолуол оказался более удобным для ведения боевых действий, чем его основной конкурент того времени — пикриновая кислота (см. тринитрофенол). Боеприпасы с пикриновой кислотой, в отличие от снарядов с тринитротолуолом, могли самопроизвольно взрываться от удара.

Это происходило из-за того, что пикриновая кислота могла реагировать с металлами, из которых изготавливали артиллерийские гильзы, образуя при этом взрывоопасные соли — пикраты.

Также пикриновая кислота относительно хорошо растворяется в воде (при 20°С в 1 литре воды растворяется уже 12,7 г кислоты), а значит, она могла поглощать воду из влажного воздуха, теряя при этом взрывчатую способность. С тринитротолуолом такого не происходит: он плохо растворяется в воде (при 20°С в 1 литре воды растворяется всего 0,13 г вещества).

При взрыве тринитротолуол разлагается в соответствии со следующим уравнением:

2C7H5N3O6 → 3N2 + 5H2O + 7CO + 7C.

Если посчитать объем выделяющихся при взрыве тротила газов, даже занижая оценку (то есть приводя его к комнатной температуре и считая в этих условиях газами только азот и угарный газ), то объем продуктов детонации будет примерно в 800 раз больше объема самого тринитротолуола.

Уже такая оценка говорит о тротиле как о мощном взрывчатом веществе (взрыв — химическая реакция, сопровождающаяся в том числе и значительным изменением объема).

При взрыве тринитротолуола значительно увеличивается температура, при этом выделяющаяся при его разложении вода будет газообразной, а продукты взрыва займут больший объем, чем при комнатной температуре.

Поэтому на самом деле объем продуктов разложения будет в тысячи раз превосходить объем самого взрывчатого вещества. Резкое увеличение объема и определяет мощность взрывчатки.

Точно рассчитать или измерить энергию взрыва образца тринитротолуола невозможно: эту величину можно знать, только зная температуру взрыва, а она, в свою очередь, зависит от типа взрыва — при детонации в замкнутом объеме температура выше, чем в открытом. Для стандартизации принято считать, что при взрыве килограмма тротила выделяется 4,2×103 килоджоулей, одна килотонна в тротиловом эквиваленте соответствует при этом 4,2×106 мегаджоулям энергии.

Хотя основное применение тринитротолуола — снаряжение боеприпасов, не нужно забывать, что он использутся и в мирных целях: при строительстве туннелей, для сноса старых зданий и расчистки земли под реновацию инфраструктуры городов.

Из тринитротолуола получают 1,3,5-тринитробензол и 1,3-динитробензол, которые тоже являются взрывчатыми веществами, но, в отличие от тротила, используются не самостоятельно, а в композициях с нитроцеллюлозой при изготовлении бездымного пороха. Тринитротолуол считается канцерогеном и веществом, вызывающим анемию и поражение печени.

Также он оказывает раздражающее действие на кожу, окрашивая ее в желтый или оранжевый цвет, так что совсем уж безопасной работу с тринитротолуолом назвать нельзя.

Фото с сайта aiexplosives.com.

Аркадий Курамшин

Источник: https://elementy.ru/kartinka_dnya/399/Trinitrotoluol

Параметры горения и взрывов ВВ — Союз горных инженеров. Информационный портал, посвященный добыче угля, руды и прочих полезных ископаемых

Взрывом называется чрезвычайно быстрое проявление работы, вызываемое расширением газов или паров.

Вещество называют взрывчатым, если оно обладает способностью моментально по всей своей массе разлагаться с выделением значительного количества тепла и образовывать газообразные продукты.

Или другими словами, вещества, способные к химическим реакциям, сопровождающимся взрывом, называют взрывчатыми веществами (ВВ).

Взрывы могут быть обусловлены физическими и химическими причинами.

Физические причины: создание большого (избыточного) давления внутри аппаратов, например парового котла, при этом давление превышает прочность материала котла, на которую он был рассчитан.

В свою очередь причинами повышения давления могут быть нарушение материального баланса, повышение температуры, попадание внутрь подобного аппарата низкокипящих, а, следовательно, и легкоиспаряющихся жидкостей.

Химические причины: протекание химических реакций, в результате которых твердые и жидкие вещества превращаются в газы, и при этом выделяется большое количество тепла. Именно такие взрывы используются в технике.

Например, взрыв 1 кг тротила (тринитротолуола) происходит за одну стотысячную долю секунды. При этом образуются газы, объем которых при нормальных условиях (00С) составляет 700 л. Известно, что при нагревании на один градус объем газа увеличивается на 1/273 первоначального объема.

Температура взрыва достигает 30000С, и при этих условиях объем этих газов составит 8400 л (в 12 раз больше). Тротил имеет плотность 1,6 кг/л, т.е. 1 кг занимает объем: Vтр= 1/1,6 = 0,66л.

Вследствие огромной скорости реакции и большой скорости ее распространения по веществу образующиеся газы не успевают заметно расшириться и занимают в момент образования тот объем, который занимало твердое вещество. В этом случае давление продуктов взрыва в этом объеме должно быть равно Р = 8400/0,66 = 13000 атм.

Поскольку такое давление возникает за очень малый промежуток времени, то оно действует как резкий удар огромной силы, который вызывает разрушение или отбрасывание предметов, окружающих заряд взрывчатого вещества.Принято считать, что взрывчатые вещества всегда взрывоопасны и должны быть таковыми. Это неверное представление.

Взрывчатые вещества (особенно те, которые используются в технике) опасны при совершенно определенных условиях.

Химические превращения ВВ могут протекать в различных формах, а именно в форме термического распада, горения и детонации.

Термический распад – это химическая реакция, происходящая во всем объеме вещества, скорость которой определяется температурой окружающей среды.

Поскольку молекулы ВВ в своем составе имеют и горючие элементы (С, Н) и кислород, реакция окисления протекает при любых условиях.

При нормальной температуре скорость термического распада для практически всех применяемых веществ ничтожно мала и все тепло, которое образуется в результате реакции окисления, расходуется на нагрев окружающей среды.

Если температура окружающей среды повышается, то скорость реакции и количество выделяемого тепла увеличивается. При некоторой температуре количество тепла, выделяющегося в результате химической реакции, превысит количество тепла, отдаваемого в окружающую среду. В этом случае начнется самоускорение реакции и может произойти вспышка (воспламенение) вещества.

Горение ВВ – это самораспространяющаяся химическая реакция, при которой энергия реагирующих слоев вещества передается следующим слоям путем теплопередачи. В этом случае горение ВВ происходит подобно горению топлива.

Читайте также:  Чи-ну: танк, type 3, японский, история создания, технические характеристики (ттх), конструкция, вооружение

При нагревании поверхности заряда тротила примерно до 5000С произойдет его воспламенение. Химическая реакция протекает достаточно быстро, тепла выделяется больше, чем его теряется в окружающую среду. В результате горения образуются газы с высокой температурой.

Они нагревают следующий слой тротила, в нем начинается химическая реакция и так повторяется от слоя к слою, пока не сгорит весь тротил.

Таким образом, в случае горения ВВ, как и в случае горения топлива, происходит послойный разогрев путем теплопроводности с той разницей, что при горении ВВ не нужен подвод кислорода из воздуха, т.к. окислитель имеется в составе самого ВВ.

Большинство ВВ – органические вещества, имеющие очень низкую теплопроводность. Известно, что передача тепла теплопроводностью – довольно медленный процесс, и поэтому скорость горения ВВ небольшая (примерно несколько миллиметров в секунду). Так, при горении с торца заряд тротила высотой 10 см сгорает примерно за 15 минут при атмосферном давлении.

Скорость горения зависит от внешних условий. Скорость горения увеличивается, если вещество состоит из мелких зерен и имеет много пор. Большое влияние на скорость горения оказывает и внешнее давление. При определенных условиях, при быстром возрастании давления, горение ВВ может перейти в детонацию.

Детонация – это самораспространяющаяся химическая реакция, которая вызывается перемещающейся по взрывчатому веществу ударной волной. При детонации, как и при горении, реакция протекает в узкой зоне, перемещающейся по веществу, но механизм ее распространения принципиально другой: он определяется распространением ударной волны.

Ударная волна представляет собой зону сжатия, перемещающуюся по среде со скоростью, большей скорости звука. За зоной сжатия перемещается зона уменьшения давления, так называемая зона разрежения.

Ударные волны отличаются от обычных звуковых тем, что давление, плотность и температура на фронте волны повышаются не непрерывно, а скачком, практически мгновенно. Рассмотрим процесс распространения ударной волны по ВВ.

Если скорость распространения ударной волны по ВВ больше некоторого предела, то она, сжимая вещество, нагревает его или отдельные участки до температуры, при которой в веществе начинается интенсивная химическая реакция.

Именно за счет энергии, которая выделяется при реакции, поддерживается постоянство давления на фронте ударной волны. По этой причине детонация может распространяться на сколь угодно длинном пути в заряде взрывчатого вещества с постоянной скоростью.

Таким образом, скорость детонации – это скорость распространения во ВВ ударной волны, возбуждающей его интенсивную реакцию. Детонация всегда распространяется со скоростью большей, чем скорость звука в исходном ВВ. Скорость детонации для твердых и жидких ВВ колеблется от 1000 до 9000 м/с.

Возникновение детонационных волн может быть вызвано различными причинами: резким ударом, быстрым возрастанием давления при горении, взрывом другого взрывчатого вещества.

При детонации нагретые газообразные продукты горения в первый момент практически занимают тот же объем, который имело ВВ. Продукты взрыва сразу после детонации находятся под громадным давлением (десятков и сотен тысяч атмосфер), что обусловливает большую скорость их разлета и большое разрушительное действие, которое они оказывают на предметы, находящиеся вблизи очага взрыва.

Упрощенно явления, протекающие при детонации, можно представить следующим образом.

По заряду ВВ производится очень сильный удар. При таком ударе верхний слой заряда сожмется и сильно разогреется, при этом в сжатом слое произойдет химическая реакция. Скорость ее будет гораздо выше, чем при горении, так как в этом случае возникает не только высокая температура, но и большое давление, созданное ударом.

Образовавшимся газам некуда расширяться: с одной стороны находится ударяющая поверхность, с другой , — заряд, поэтому они будут создавать большое давление, которое сожмет соседний слой ВВ. Сжатие вызовет разогрев и быструю химическую реакцию.

Следовательно, при детонации, как и при горении, реакция, начавшись на поверхности заряда, будет распространяться по нему вглубь, пока не прореагирует всё ВВ.

Основное отличие детонации от горения заключается в том, что разогрев, вызывающий реакцию, передается не теплопроводностью, а ударной волной. Передача энергии волной происходит намного быстрее, чем теплопроводностью.

Таблица: Параметры детонационной волны некоторых ВВ

Название ВВ Плотность, г/см3 Скорость детонации, м/с Давление детонации, Н/м2 Скорость потока среды за фронтом детонации, м/с
начальная Во фронте детонац. волны
Тротил (литой) 1,45 1,93 6500 157/108 1625
Тротил (прессов) 1,59 2,12 6900 193/108 1725
Гексоген 1,62 2,16 8100 296/108 2025

Взрывчатыми могут быть только те вещества, при химическом превращении которых выделяется теплота. Количество тепла, выделяющееся при взрывном разложении вещества, может также служить характеристикой ВВ.

Таблица: Теплота взрыва некоторых ВВ

Взрывчатое вещество Теплота взрыва QV МДж/кг QV/QТНТ
Тротил (ТНТ) 4,24 1
Гексоген 5,54 1,31
Тэн 5,88 1,39
Пикрат аммония 3,36 0,79
Аммотол 50/50 4,20 0,99
ТГ 36/64 (ТНТ/гексоген) 4,80 1,39
Порох дымный 2,79 0,66

Полная работа взрыва определяется следующими факторами:

  1. Работа взрыва тем больше, чем больше соотношение объема газов после и до взрыва (конечного и начального объемов).
  2. Чем выше значение теплоты взрыва QV, тем больше работа взрыва.
  3. Чем меньше теплоемкость продуктов взрыва, тем больше работа взрыва.
  4. Так как теплоемкость растет с увеличением числа атомов в молекуле, то выгоднее иметь в составе продуктов взрыва больше двухатомных газов (например, азота N2); вместе с тем, чем больше двухатомных газов, тем больше объем продуктов взрыва, что тоже приводит к увеличению работы взрыва.
  5. Твердые вещества обладают большой теплоемкостью. Чем больше в продуктах взрыва твердых веществ, тем больше общая теплоемкость продуктов взрыва и тем меньше работа взрыва.

Источник: www.studfiles.ru

Источник: http://www.mining-portal.ru/library/char_bombs/parametr_bombs/

2. Энергия и мощность взрыва

Применение ВВ в
военном деле и народном хозяй­стве
основано на их использовании в качестве
своеобраз­ного источника энергии.

Энергия,
выделяющаяся при взрыве, содержится во
взрывчатом веществе в скрытой форме.
Чтобы понять, каким же образом происходит
выделение этой энергии, вспомним, что
всякое вещество состоит из молекул, а
молекулы из атомов.

Превращение
одного вещества в другое происходит в
результате изменения строения молекул.
Атомы, входящие в состав молекул, при химических процессах перестраиваются,
соединяются по-новому. В результате
появляются новые молекулы и вещество
изменяется. Перестройка молекул
сопровождается выделением или поглощением
энергии.

ВВ способно при
соответствующих условиях выде­лять
значительную энергию за счет того, что
его моле­кулы превращаются в молекулы
газов.

Благодаря вы­делившейся энергии
образовавшиеся газообразные про­дукты
оказываются нагретыми до очень высокой
темпе­ратуры и начинают быстро
расширяться.

Расширяющие­ся газы
могут производить механическую работу
по перемещению или разрушению окружающих
предметов.

Скрытой энергией
обладают не только ВВ. Ею обла­дают
дрова, уголь, бензин и другие горючие
вещества. Эта энергия может также
выделяться при определенных условиях,
например при горении.

Почему же для целей
разрушения и метания на про­тяжении
многих веков применяются ВВ и до
настояще­го времени им не могут найти
замену?

Казалось бы, можно
предположить, что исключитель­ной
причиной их применения для этих целей
является огромный запас потенциальной
энергии. Такое предпо­ложение является
ошибочным.

Известно, что в 1
кг бензина энергии содержится в 10 раз
больше, чем в 1 кг тротила, и в 12 раз
больше, чем в пироксилиновом порохе.

Правда, при таком
сравнении допускается некоторая
неточность.

Вспомним, в каких
условиях горит пороховой заряд или
взрывается разрывной заряд снаряда.
Они мгно­венно превращаются в газы в
изолированных от внеш­него воздуха
пространствах зарядной каморы ствола
орудия или снаряда.

Бензин или любое
другое топливо не может гореть в замкнутом
объеме без достаточного количества
воз­духа или свободного кислорода.
Для сгорания 1 кг бен­зина требуется
столько кислорода, сколько его содержится
в 15,5 кг воздуха. Поэтому правильнее
теплоту горения топлива рассчитывать
на 1 кг его смеси с необходимым для
горения количеством кислорода.

  • При
    таком расчете разница в величинах
    теплоты горения бензина и теплоты взрыва ВВ стала меньше, однако и в
    этом случае количество выделяющейся
    энер­гии у бензина больше: пироксилиновый порох —
  • 700
    ккал/кг1,
    тротил —1000 ккал/кг, смесь 1 кг бензина
    с кислородом — 2300 ккал/кг.
  • Следовательно,
    величина энергии, заключенная во
    взрывчатых веществах и порохах, не
    является основной причиной их применения
    для разрушительных и мета­тельных
    целей.
  • Основная
    причина

    заключается не в величине энер­гии,
    хотя это тоже имеет значение, а в очень
    быстром ее выделении.
  • Если сгорание 1 кг
    бензина в двигателе автомобиля происходит
    за 5—6 мин, то 1 кг пороха сгорает в камо­ре
    артиллерийского орудия за несколько
    тысячных до­лей секунды, а взрыв 1 кг
    тротила длится всего лишь 1—2 стотысячные
    доли секунды.

Энергия при взрыве
выделяется в десятки миллио­нов раз
быстрее, чем при сгорании топлив. Этим
объяс­няется колоссальная мощность
взрыва. Путем весьма несложных расчетов
можно подсчитать мощность взры­ва
разрывного заряда 100-мм осколочно-фугасного
снаряда. Результат получится весьма
внушительный — око­ло 20 млн. л. с.

Большая мощность
характерна для ВВ и в случае их применения
для метательных целей. Мощность
по­рохового заряда артиллерийского
выстрела крупного калибра составляет
15 млн. л.с.

Возможности
использования энергии взрыва и горе­ния
ВВ в настоящее время еще далеко не
исчерпаны. Одной из задач современной
науки, занимающейся изу­чением ВВ и
их взрывного превращения, является
овла­дение в полной мере умением
управлять процессами выделения их
энергии в целях получения наибольшего
разрушительного или метательного
эффекта.

Источник: https://studfile.net/preview/3168756/page:2/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector