Тротил готується до заслуженої пенсії

Дослідники з Лос-Аламоської національної лабораторії та дослідницької лабораторії Армії США розробили нову вибухову речовину, яка не вибухає до температури плавлення, дозволяючи розплавити та надати собі будь-якої форми. Новий матеріал у перспективі зможе замінити тринітротолуол, відомий також як тротил, або тол.

Тринітротолуол було вперше отримано 1863 року німецьким хіміком Юліусом Вільбрандом. Однак у жовтих кристалах, досить стійких, щоб плавитися без розкладання, не відразу розглянули вибухову речовину, і кілька десятків років тротил застосовували для фарбування тканин у жовтий радикальний колір. У 1891 році нарешті виявили його вибухові властивості, а з 1902 року тротил почали застосовувати як бризантну вибухову речовину для цивільних та військових потреб. Бризантні – це вторинні вибухові речовини, які, на відміну ініціюючих (первинних), стабільніші і вибухають від випадкових ударів. Здатність спокійно переносити плавлення і стала основним козирем тринітротолуолу, що дозволило йому завоювати таку значну популярність, — його зручно формувати, він не вибухає під час виробництва. Проте абсолютно безпечним для здоров'я тротил назвати не можна: у тих, хто працює з ним, розвивається анемія, порушуються функції печінки, є дослідження, що підтверджують канцерогенність тринітротолуолу. Тому йому багато разів намагалися знайти заміну.

За словами Девіда Чавеса, фахівця з Лос-Аламоської національної лабораторії, дослідники хотіли знайти речовину менш токсичну, ніж тротил, що має близьку питому щільність енергії і при цьому таку ж «дружню» до плавлення, як і тринітротолуол.

Наукові дослідження Чавеса були присвячені азотовмісних сполук - біс-оксадіазолам. На основі Чавез отримував безпечні високоенергетичні сполуки, які можна використовувати як ініціатори вибухових речовин.

Об'єднавши зусилля з Джессом Сабатіні (його роботи згадувалися у статті «Хімія вогняної квітки» (див. «Хімію і життя», 2016, 5), Чавес отримав біс(1,2,4-оксадіазол)біс(метилен)динітрат — речовину з питомою енергетичною щільністю в півтора рази вище, ніж у тринітротолуолу. Його також можна плавити і відливати з нього вироби потрібної форми. 4-оксадіазол)біс(метилен)динітрату становить 44%, що, звичайно, скромно, але краще, ніж 4-5%, яких вдавалося досягти в перших експериментах.

У планах Чавеса та Сабатіні — подальша оптимізація умов синтезу та можливість отримувати кілограмові кількості нової речовини, а також її випробування на токсичність плюс специфічні тести для всіх речовин, які планують використовувати у піротехніці та вибуховій справі.

Ця стаття доступна у друкованому номері "Хімії та життя" (№ 8/2018) на с. 16 - 17.

Тротил – найвідоміша вибухівка

Розвиток хімії в середині XIX століття забезпечило військовим безліч вибухових речовин замість димного пороху. Деякі речовини забуваються, приходять нові, але є серед них і «довгожителі».Є типи вибухових речовин, про які знають практично всі, як то кажуть «від мало до великого».

Яскравий представник останньої групи – тринітротолуол, або тол, або тротил у просторіччі. Формула тротилу, спочатку секретна, ще на початку XX століття стала секретом Полішинеля «секрет на весь світ». Обидві світові війни армії світу використовували в основному саме цю вибухову речовину.

Створення тротилу

В 1863 хімік Юліус Вільбрантд, який працював в університеті Геттінгена, отримав цікавий результат в ході одного з експериментів із залишками коксованого вугілля і нафтою. Отриманий склад чудово горів, виділяючи яскраве полум'я та багато чорного диму. Вільбратд охрестив свій склад тринітротолуолом, проте на кілька десятків років отримана речовина виявилася забутою.

На початку 1890-х про склад довелося згадати у зв'язку з розвитком збройних сил. Вибухові речовини (ВВ), що знаходилися на той момент на озброєнні армій світу, мали безліч мінусів. Динаміт відрізняється високою чутливістю, і споряджувати їм боєприпаси небезпечно для самих працівників фабрик, не кажучи про війська, а про транспортування під час воєнних дій, взагалі не доводилося й думати.

Гексоген і пікринова кислота також вкрай чутливі, мелініт вступає в активний зв'язок з металом оболонки снаряда, засновані на селітрі та аміаку ВР відрізняються гігроскопічністю і швидко виходять з ладу.

На тлі цих речовин тринітротолуол був чи не ідеальною вибухівкою, а розвиток нафтової промисловості, що забезпечило його швидке поширення.

У 1891 року почалося промислове виробництво речовини, але з 1902 року толу вдалося частково змінити пікринову кислоту в боєприпасах німецьких збройних сил.

Велику роль у цьому відіграв хімік Генріх Каст, який, по суті, доводить до кінця роботу Вільбрантда і дав можливість виробляти тринітротолуол у промислових масштабах. До речі, назва тротил була придумана для того, щоб спантеличити російську та інші розвідки, які активно шукали, чим це займається німецька хімічна промисловість. Походження слова просте, це скорочена форма від повної назви вибухівки.

Шило в мішку приховати неможливо, тому вже 1909 року в Росії на Охтинському заводі почала вироблятися ця секретна нова вибухівка. Перша Світова війна пройшла під знаком рівності пікринової кислоти і толу як ВР, але в післявоєнний період і в епоху Другої Світової війни тротил став головною вибухівкою на планеті.

Виробництво тротилу сильно змінювалося з часом.

Спочатку толуол, продукт, що отримується з нафти, нітрували в три стадії з подальшим очищенням і кристалізацією за допомогою етилового спирту. Трудомісткий процес, у якому було задіяно цінну, «дефіцитну» сировину, змінили у 1932-1933 роках.

Модернізація дозволила пустити спирт більш важливі потреби, його замінили кислотою. Сильно заважав факт виробництва вибухівки, що переривається. У 1936 році було випробувано і прийнято технологію виробництва тринітротолуолу безперервного типу в чотири фази. У повоєнний час створювалися нові засоби безперервного виробництва тротилу для армії та промисловості.

ВР не розчиняється у воді, а також не змінює своїх якостей після змочування. Є активна реакція зі спиртовими та водяними лужними розчинами. На смак гіркий.

Під впливом Сонця тротил темніє до темно-коричневого кольору. Цікаво, що, на відміну від інших вибухівок, тол не реагує на зовнішній вплив.Можна вдарити по ньому молотком, можна вистрілити в ємність із тринітротолуолом, його можна навіть плавити. Останній пункт став найбільш привабливим для військових та цивільних, пов'язаних із вибухівкою.

Оскільки горить при температурі вище 290 °C, його можна акуратно довести до температури плавлення 80,35 °C.

Після цього маса може заповнити будь-яку порожнину буквально як пластилін. Не варто й казати, що її можна різати, свердлити і робити з нею майже все що завгодно.

Під впливом вогню толова маса починає горіти, як правило, вогнем жовтого кольору і виділяючи чорний дим, що копить. Зазначимо, що виняток становить порошкоподібне ВР з деякими домішками, що робить вибухівку більш нестабільною.

Загальні «вибухові» якості

Підрив шашки тринітротолуолу може бути гарантовано зроблений за допомогою детонатора або запалу. Як було зазначено, речовина, що володіє великим запасом стабільності, непросто підірвати «як у кіно», пострілом або навіть підпалом.

Що ж станеться, якщо підірвати, наприклад, 1 кг тротилу. Вибух, тобто миттєва хіміко-фізична реакція протікає за одну стотисячну частку секунди. Газ, освіта та розширення якого і дає основну фугасну складову вибуху та вибухової хвилі, збільшиться до обсягу в 700 літрів. Основним вражаючим фактором буде вибухова хвиля та відповідна зміна тиску.

Використання в армії та потужність ВВ

На сьогоднішній день тринітротолуол не використовується у чистому вигляді як начинка боєприпасів. Його якості доповнюють інші ВР для взаємного поліпшення бризантних та інших характеристик вибухівки.

Так, гексоген та тротил збільшують загальну потужність, при цьому тол підвищує її безпеку.У ВР на основі аміаку та селітри знижується гігроскопічність, а отже вони стають більш надійними, стабільними. Назви сумішей ТГА (тротил, гексоген, алюміній), Октол (23% тротилу і 77% оксогену), а також айригел, алюмотол і гранатол, в яких алюмінієвий порошок і тол містяться в різних співвідношеннях.

Наведемо невелику порівняльну таблицю толу та інших ВР

Ведуться пошуки та нових видів ВР, натомість застарілого тринітротолуолу. Так, армія США кілька років використовує склад IMX-101, стабільніший і безпечніший.

Несподіване застосування знайшли в армії для вибухівки солдати. Справа в тому, що в невеликих порціях тол чудово допомагає від грибкових захворювань. Саморобні мазі на його основі робилися раніше, і продовжуватимуть виготовлятися, доки солдати мають проблеми з ногами. Цю особливість використовували медики в ранній час, але швидко з'ясувалося, що тол токсичний і його постійне використання може принести більше шкоди, ніж користі.

Тротиловий еквівалент

Розглянута вибухівка набула такої надійної репутації, була настільки поширена у світі, що з її допомогою стали оцінювати сили вибухів решти ВР. Навіть у епоху ядерної зброї саме у тротиловому еквіваленті продовжують оцінювати будь-який розрив.

Потрібно знати, що умовна фраза «двісті грамів у тротиловому еквіваленті» означає, що стався підрив будь-якого ВР, але вибухнув він із силою, що дорівнює 200-грамовій тротиловій шашці.

Навіть ядерну зброю оцінюють за цією ознакою.Звісно, ​​у цьому випадку розрахунок іде на сотні тонн тротилу. Так, «Малюк», який вибухнув у небі над Хіросимою, відповідав 18 тис. тонн толу. У порівнянні тротил беруть за одиницю, інші ж ВР використовують відповідно до їхньої сили. Так, гексоген матиме значення від 1,3 до 1,6, а порох 0,55...0,66.

Висновок

Тринітротолуол пройшов не таку довгу історію, як, наприклад, порох, проте його вплив на життя та діяльність людства переоцінити складно. Жодне зіткнення ХХ століття, з найруйнівнішими війнами, не обходилося без цієї хімічної речовини. Незважаючи на нові розробки вибухових речовин, на складах, а іноді й на полях боїв залишаються тисячі тонн тротилу.

Сам факт визнання та увічнення у фразі «тротиловий еквівалент» говорить про значення цього ВР. Причому міряють не лише снаряди, а й навіть пристрасність кілограмів тротилу жіночого тіла, в чому чудово розуміється Сергій Шнуров і говорить про це у своїй пісні «Бомба».

Відео

Не забувайте залишати свої коментарі на сайті та ділитися своєю думкою.