Тротил, мощность бомбы в 300 килограмм и тонну, формула создания, плотность, состав и энергия, эквивалент взрывчатого вещества

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

Тротил (тринитротолуол, 2,4,6-тринитротолуол, тол, TNT) – разновидность бризантного взрывчатого вещества (ВВ), впервые синтезированный немецким химиком Вильбрандом в далеком 1863 году.

В настоящее время тротил – это взрывчатка № 1 в мире, его не только чаще других применяют для снаряжения различных боеприпасов, но и используют его в качестве эквивалента для других видов ВВ и даже ядерных зарядов.

Тротил не является самым мощным взрывчатым веществом, по этому показателю он уступает и гексогену, и пикриновой кислоте, и тем более нитроглицерину. Но благодаря оптимальному сочетанию достаточной мощности, низкой чувствительности, невысокой стоимости и возможности обработки литьем он стал самой популярной взрывчаткой, применяемой для военных целей.

История

Впервые это взрывчатое вещество было синтезировано немецким ученым Вильбрандом в 1863 году, но несколько десятилетий об этом открытии забыли. Вспомнили о нем только в конце XIX века. Работы по началу серийного производства тротила во многом связаны с именем еще одного известного немецкого химика – Каста. Этот человек был крупнейшим специалистом по взрывчатым веществам своего времени. Именно под его руководством в 1905 году в Германии были получены первые сто тонн тринитротолуола. Естественно, что все работы над новой взрывчаткой были строго засекречены, поэтому ей дали ничего не означающее название – «тротил».

Однако вскоре тайна нового взрывчатого вещества была раскрыта русскими химиками, и тротил стал выпускаться и в России. Через некоторое время производство этой взрывчатки началось и в других странах.

Уже в Первую мировую войну все страны-участницы конфликта производили огромное количество тротила, которое измерялось тысячами тонн. Хотя, в это время с тринитротолуолом еще соперничала пикриновая кислота. Но уже к началу следующего мирового конфликта тол стал наиболее распространенной в мире взрывчаткой.

Только в США, и только в 1945 году было произведено более одного миллиона тонн тротила.

Химические и физические свойства

Тротил – это бесцветное или желтое кристаллическое вещество. Его плотность составляет 1,663 г/см 3 , плотность литого тротила – 1,54-1,59 г/см 3 . Химическая формула этого взрывчатого вещества – C₇H₅N₃O_6.

Тротил не вступает во взаимодействия с твердыми веществами, он практически не растворяется в воде, не изменяет своих взрывчатых свойств после смачивания водой или в расплаве. Горит желтым пламенем с большим выделением копоти. Под воздействием солнечных лучей темнеет.

Хорошо реагирует с водными и спиртовыми растворами щелочей.

Тротил – это продукт воздействия на толуол кислот, азотистой и серной. В результате нескольких реакций получается первичный продукт – так называемый чешуйчатый тротил, который можно прессовать, измельчать до порошкообразного состояния или плавить. Последнее свойство этой взрывчатки особенно ценно. Путем плавки можно получать заряды любой формы, веса, резать, сверлить, заполнять нужные полости.

Теперь непосредственно о взрывчатых свойствах тротила: энергия взрывчатого превращения этого ВВ составлямет 1010 ккал/кг, скорость его детонации – 6900 м/сек, бризантность – 19 мм, а фугасность – 285 см 3 .

Тротил обладает приемлемым уровнем чувствительности, он не взрывается от прострела пулей, от действия искры или пламени. Взрыв тротила гарантировано происходит от стандартных капсюлей-детонаторов или запалов.

Особенности использования

Тротил активно применяется и в военном деле, и в промышленности. Причем его используют в разных формах как в гранулированном (гранулотол), так и в прессованном, и литом виде.

Другие виды взрывчатых веществ могут обладать большим могуществом по сравнению с тротилом, но, как правило, они имеют те или иные недостатки. Гексоген, например, обладает большей чувствительностью, мелинит довольно активно реагирует с металлами и ядовит, а аммиачно-селитренные взрывчатки отличаются гигроскопичностью. Динамит, вообще, отличается такой высокой чувствительностью, что слабо подходит для снаряжения боеприпасов.

Главное достоинство тротила – это безопасность работы с ним, причем это справедливо для всех этапов его использования. Шашка тринитротолуола не более опасна, чем головка сыра. Кроме того, это взрывчатое вещество отлично хранится и сохраняет свои свойства десятилетиями. Можно выкопать снаряд времен войны и тротил, содержащийся в нем, будет вполне пригоден к применению. Гарантийный срок хранения этого вещества составляет двадцать лет.

Кроме всего вышеперечисленного, можно добавить, что эта взрывчатка отлично сплавляется с другими видами ВВ. Чаще всего для снаряжения боеприпасов используются именно смеси на основе тротила. Они во многом нивелируют недостатки разных видов ВВ, входящих в их состав. Смесь тротила и гексогена понижает чувствительность последнего, делая обращение со взрывчаткой более безопасным. В смеси с аммиачно-селитренными взрывчатыми веществами тротил повышает химическую стойкость и снижает гигроскопичность последних.

В настоящее время чистый тротил практически не используется. Вот примеры взрывчатых смесей на основе тротила:

• ТГА. Смесь тротила, гексогена и алюминия;
• Октол. Сплав, содержащий 77% оксогена и 23% тротила;
• Алюмотол, гранатол А, айригел. Смеси, состоящие из тола и алюминиевого порошка в разных пропорциях.

В настоящее время в разных странах мира проводятся поиски взрывчатого вещества, который мог бы заменить тротил. Причем критериями отбора кандидата на роль «взрывчатки № 1» является не только ее мощность, но и дешевизна производства, а также безопасность работы с ней. Так, например, американцы еще с начала нынешнего десятилетия в крупнокалиберных снарядах меняют тротил на новый вид ВВ – IMX-101.

У тротила есть еще одно любопытное свойство, это вещество является довольно сильным антигрибковым средством. Ранее его даже применяли в медицине, тринитротолуол входил в состав довольно известных лекарственных препаратов. Но из-за высокой токсичности тротил вышел из употребления. Однако и сегодня солдаты нередко изготавливают из тротила различные кустарные антигрибковые средства.

Тротиловый эквивалент

С тринитротолуолом связан термин, чрезвычайно важный для взрывного дела, – это так называемый тротиловый эквивалент. С его помощью вычисляется мощность взрывчатых веществ и непосредственно самих взрывов. Тротиловый эквивалент выражается в количестве тротила, который необходим для взрыва равной мощности. В новостях можно часто услышать сообщения, что взрыв какого-нибудь боеприпаса равнялся по мощности детонации 300 кг тротила.

С помощью этой меры мощности оцениваются не только взрывы обычных видов ВВ, но и ядерных боеприпасов. Правда, для оценки мощности подобных устройств нужна уже не тонна тротила, а десятки и сотни тысяч тонн этого взрывчатого вещества. Так, например, на японский город Хиросима была сброшена ядерная бомба с мощностью 18 килотонн в тротиловом эквиваленте. Это означает, что взрыв авиабомбы «Малыш» соответствовал по своей энергии взрыву 18 тыс. тонн тринитротолуола.

Кроме того, мощность тротила используют в качестве эквивалента для определения силы или слабости других видов ВВ. Если принять ее за единицу, то мощность гексогена, например, будет от 1,3 до 1,6. То есть, он практически в полтора раза сильнее тротила. У пороха этот коэффициент равен 0,55-0,66, а у оксигена – 1,7.

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.

Взрывчатое вещество тротил распадается на углекислый газ, оксид азота. Кислородный баланс тротила — нулевой. Тонна тротила выделит меньше теплоты, чем тонна сухих дров, но скорость их горения различается в десятки тысяч раз.

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.

Все ВВ делят на инициирующие, бризантные (фугасные) и метательные. Все они горят без кислорода. Для инициирующих важна способность загораться от определенных факторов: удара (патроны к огнестрельному оружию), контакта с воздухом, контакта с водой. Метательные ВВ выполняют ровно ту же функцию что и бензин в автомобильном двигателе: расширяют свой объем достаточно резко, но так, чтобы прочности ствола было достаточно. Бризантные соединения разрушают металл.

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.

Тротил – самая известная взрывчатка

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.

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.

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.

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.

После этого масса может заполнить любую полость, буквально как пластилин. Не стоит и говорить, что ее можно резать, сверлить и делать с ней практически все что угодно.

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.

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

Что произойдёт при взрыве 1, 2, 5, 10 и 20 кг тротила? Инфографика

Когда происходит взрыв или теракт, шансы выжить есть только у тех, кто оказался на безопасном расстоянии от эпицентра. Но для взрывных устройств разной мощности это расстояние разное.

При взрыве в короткий промежуток времени выделяется большое количество энергии и возникает ударная волна, которая распространяется со сверхзвуковой скоростью. Именно она является основным поражающим фактором. Но особенно опасны поражающие элементы, которыми может быть начинено взрывное устройство. Это могут быть болты, гайки или арматура.

Мощность взрыва обычно измеряется в тротиловом эквиваленте. Тротиловый эквивалент — это масса взрывчатого вещества тринитротолуола (тротила), при взрыве которого выделяется количество энергии, равное энергии данного конкретного взрыва.

При взрыве 1 кг тротила выделяется 4,19∙106 Дж. От такого взрыва человек может погибнуть, если находится на расстоянии до 3 метров от эпицентра взрыва. Он будет более-менее в безопасности только на расстоянии 15 метров.

О том, что происходит при взрыве бомб разной мощности, в инфографике АиФ.ru.

Смотрите также:

Самое интересное в соцсетях

Топ 5 читаемых

2020 АО «Аргументы и Факты» Генеральный директор Руслан Новиков. Главный редактор еженедельника «Аргументы и Факты» Игорь Черняк. Директор по развитию цифрового направления и новым медиа АиФ.ru Денис Халаимов. Шеф-редактор сайта АиФ.ru Владимир Шушкин.

СМИ «aif.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР), регистрационный номер Эл № ФС 77-78200 от 06 апреля 2020 г. Учредитель: АО «Аргументы и факты». Интернет-сайт «aif.ru» функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Шеф-редактор сайта: Шушкин В.С. e-mail: [email protected], тел. 8 495 783 83 57. 16+

Все права защищены. Копирование и использование полных материалов запрещено, частичное цитирование возможно только при условии гиперссылки на сайт www.aif.ru.

Правила комментирования

Эти несложные правила помогут Вам получать удовольствие от общения на нашем сайте!

Для того, чтобы посещение нашего сайта и впредь оставалось для Вас приятным, просим неукоснительно соблюдать правила для комментариев:

Сообщение не должно содержать более 2500 знаков (с пробелами)

Языком общения на сайте АиФ является русский язык. В обсуждении Вы можете использовать другие языки, только если уверены, что читатели смогут Вас правильно понять.

В комментариях запрещаются выражения, содержащие ненормативную лексику, унижающие человеческое достоинство, разжигающие межнациональную рознь.

Запрещаются спам, а также реклама любых товаров и услуг, иных ресурсов, СМИ или событий, не относящихся к контексту обсуждения статьи.

Не приветствуются сообщения, не относящиеся к содержанию статьи или к контексту обсуждения.

Давайте будем уважать друг друга и сайт, на который Вы и другие читатели приходят пообщаться и высказать свои мысли. Администрация сайта оставляет за собой право удалять комментарии или часть комментариев, если они не соответствуют данным требованиям.

Редакция оставляет за собой право публикации отдельных комментариев в бумажной версии издания или в виде отдельной статьи на сайте www.aif.ru.

Если у Вас есть вопрос или предложение, отправьте сообщение для администрации сайта.