Тринитротолуол

Содержание:

В тринитротолуол представляет собой органическое соединение, состоящее из углерода, кислорода, водорода и азота с тремя нитро-NO-группами₂. Его химическая формула — C₆ЧАС₂(CH₃) (НЕТ₂)₃ или также сокращенная формула C₇ЧАС₅N₃ИЛИ₆.

Его полное название — 2,4,6-тринитротолуол, но обычно он известен как TNT. Это белое кристаллическое твердое вещество, которое может взорваться при нагревании выше определенной температуры.

Наличие в тринитротолуоле трех нитро-NO групп₂ это способствует тому, что он легко взрывается. По этой причине он широко используется во взрывных устройствах, снарядах, бомбах и гранатах.

Он также использовался для взрывных работ под водой, в глубоких скважинах и для промышленных или невоенных взрывов.

TNT — хрупкое изделие, которое также может взорваться от очень сильных ударов. Он также токсичен для людей, животных и растений. Места, где произошли их взрывы, заражены, и ведутся исследования по уничтожению остатков этого соединения.

Одним из эффективных и недорогих способов снижения концентрации TNT в загрязненной среде является использование некоторых типов бактерий и грибков.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям

Температура плавления – 129,5°С с разложением (технический плавится при 128,8°С). Термически стабилен до 100°С. t всп. (?) – ок. 190°С (у тротила – 290°С, у ТНФ – 310°С). При 190°С быстро с шумом сгорает светлым ярким пламенем. Более мощное и чувствительное ВВ, чем тротил или пикриновая кислота.

Химическая стойкость: чистый продукт выдерживает пробу Эбля при 80°С не более 50 мин. Такая нестойкость объясняется примесью тетранитрофенилметилнитрамина(m-нитротетрила), который образуется из содержащегося в диметиланилине монометиланилина и уже кипящей водой гидролизуется на кислый тринитрофенилметилнитраминофенол и азотистую кислоту.

Чувствительность к удару: для груза 2,5 кг (50%-я вероятность детонации) – 37 см, (гексоген – 28 см, тротил – 148 см). Для груза 10 кг (высота 25 см) 50-60%-я вероятность взрыва, (тротил – 4-8 %, гексоген – 70-80 %).

Восприимчивость к детонации: 0,29 г для гремучей ртути, 0,09 г для ТА, 0,05 г для ГМТД или 0,03 г для азида свинца.

использовать

Тротил и сегодня остается важным военным взрывчатым веществом. Он используется в военных и коммерческих целях в смесях в качестве безопасного взрывчатого вещества, которое может быть взорвано только при первоначальном воспламенении (например, с помощью детонатора ). Литой тротил необходим для безопасного зажигания даже бустерного заряда , называемого бустерным . Сам по себе TNT не взорвется в огне или жаре; он просто сгорает. Из-за высокой стоимости производства (примерно в 20 раз больше, чем у коммерческих взрывчатых веществ), он в основном используется в военном секторе (взрывчатые вещества, особенно в гранатах , бомбах и минах ).

Энергосодержание в единицах СИ составляет :

1 кг тротила 4,6 мегаджоулей (4,6 · 10 6  джоулей). Для сравнения: дрова имеют в 3-4 раза большую энергетическую ценность.

Единица эквивалента тротила, используемая при взрывах ядерного оружия, основана на устаревшей единице калорий и определяется следующим образом:

1 кТ (килотонна тротила) 10 12 кал = 4,184 × 10 12  Дж.

Аналогично определяются единицы мегатонна и гигатонна. Заглавные буквы (символ T ) предназначены для предотвращения путаницы с единицей массы тонны (символ нижнего регистра t ).

Общая характеристика

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

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

Важнейшими характеристиками взрывчатых веществ являются:

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

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

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

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

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

Это интересно: Таможенные льготы при осуществлении спасательных и иных гуманитарных операций

История создания тротила

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.

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.

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.

Производство

Распределение производства тротила по родам немецкой армии с 1941 по первый квартал 1944 года в тысячах тонн в месяц.

Немецкий военно-промышленный комплекс произвел 5590  тонн тринитротолуола в среднем за месяц в 1939 году, 7250  т / месяц в среднем в 1940 году, 10560  т / месяц в среднем в 1941 году, 11 000  т / месяц в среднем в 1942 году, 16180  т / месяц на в среднем в 1943 году, 17 280  т / мес в среднем в 1944 году, с резким снижением с середины июня из-за стратегических бомбардировок союзников , затем рухнул в начале 1945 года.

Производство этого продукта военно-промышленным комплексом США было прекращено в 1986 году и возобновлено в 2005 году на заводе боеприпасов в Рэдфорде  (в) в округе Пуласки (Вирджиния) более экологически чистым способом . Производственная мощность этого завода, единственного в настоящее время производящего ТНТ в Соединенных Штатах, составляет пятнадцать миллионов фунтов в год (примерно 6 800  тонн ).

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.

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.

—***—

Веремеев Ю.Г.

-инженерные боеприпасы

Заметки на полях Тротил в настоящее время является наиболее распространенным  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 — это скорее солдатские анекдоты, принятые журналистами за чистую монету.

Физико-химические свойства

Тротил-У

взрывоопасен, пожароопасен и токсичен, в процессе манипуляций с ним выделяет вредную для здоровья пыль.

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.

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.

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.

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.

Тротиловый эквивалент

Рассматриваемая взрывчатка приобрела такую надежную репутацию, была так распространена в мире, что с ее помощью стали оценивать силы взрывов остальных ВВ. Даже в эпоху ядерного оружия именно в тротиловом эквиваленте продолжают оценивать любой разрыв.

Нужно знать, что условная фраза «двести грамм в тротиловом эквиваленте» означает что произошел подрыв любого ВВ, но взорвался он с силой, равной 200-грамовой тротиловой шашки.

Даже ядерное оружие оценивают по этому признаку. Конечно, в этом случае расчет идет на сотни тонн тротила. Так, взорвавшийся в небе над Хиросимой «Малыш» соответствовал 18 тыс. тонн тола. В сравнении тротил берут за единицу, остальные же ВВ используют в соответствии с их силой. Так, гексоген будет иметь значение от 1,3 до 1,6, а порох 0,55…0,66.

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.

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.

История создания

Циклотриметилентринитрамин был впервые синтезирован в 1897 году в Германии. Несмотря на то, что это было сделано специалистом прусского военного ведомства — инженером и химиком Ленце, в качестве основного потенциального предназначения этого вещества рассматривалась медицинское. Вещество обладало сходными свойствами с уротропином, который использовался как антисептик и препарат для лечения инфекций мочевыводящих путей.

В дальнейшем над улучшением лекарственных свойств циклотриметилентринитрамина начал работать другой германский химик — Геннинг, запатентовавший это вещество в 1899 году как динитрат уротропина. Ввиду своей сильной ядовитости медицинских перспектив новое вещество не получило и надолго оказалось забытым.

Но в 1920 году ситуация резко изменилась стараниями немецкого химика Герца. Исследуя циклотриметилентринитрамин, этот учёный смог обнаружить более эффективное направление его применения — в качестве взрывчатки, существенно превосходящей тротил. В новом качестве вещество было тогда же запатентовано под более простым и звучным именем «гексоген» (hexogen) отражавшим обилие цифр «6» при воспроизведении упрощённой химической формулы его состава — C3H6N6O6.

Структурная формула гексогена

Скорость детонации гексогена на тот момент превышала все известные взрывчатые вещества. А точно определить бризантную способность новой взрывчатки Геннинг не смог, поскольку она полностью уничтожала свинцовый столбик, используемый в принятой тогда методике вычислений.

Впрочем, у новой взрывчатки сразу обнаружились серьёзные недостатки. В отличие от нечувствительного к внешним воздействиям тротила, гексоген оказался весьма неустойчив и к ударам, и к трению. Эту проблему удалось быстро решить за счёт так называемой флегматизации — смешивания с определёнными веществами-стабилизаторами.

Первый крупный итог практического применения гексогена отмечен в 1930-х годах в Великобритании при создании взрывающейся начинки для противолодочного оружия. Для обеспечения секретности на тот момент это вещество обозначили ничего конкретно не значащим термином Research Department Explosive («Взрывчатка Департамента Исследований»). Но возникшая аббревиатура RDX в дальнейшем так и осталась общепринятым названием этой взрывчатки для всёх англоязычных стран.

Гексоген в гранулах и порошке

Боль, контроль и вознаграждение

Мы хорошо себя чувствуем, когда получаем деньги, но плохо — когда тратим. Что неудивительно, ведь чем крупнее сумма, с которой мы расстаемся, тем активнее в нашем мозге центр боли — островковая доля. Она же активна, когда мы чувствуем неприятный запах или ожидаем, что нас вот-вот больно ударят.

Финансовый «болевой порог» может быть разным. Нейроэкономисты даже сделали специальную шкалу. На одном конце — «транжиры», готовые тратить много, пока не достигнут порога. На другом — «скупердяи», которым трудно раскошелиться даже на самое необходимое. Как считают исследователи, это не значит, что одни рациональнее других — они все движимы сиюминутными эмоциями.

Кроме центра боли в мозге работает и центр вознаграждений — вентральный стриатум. Это он подкрепляет дофамином и делает такими желанными свойственные человеку «хотелки» — еду, секс или новый гаджет. Когда спустя 40 лет после «зефирного теста» его участников положили в фМРТ-сканер, то у тех, кто не дождался второй зефирки, был активнее именно «центр вознаграждений».

У дождавшихся второй зефирки мозг тоже работал по-своему — активнее была префронтальная кора. Это та зона мозга, которая в принципе и делает нас людьми — здесь и рациональное мышление, и глобальные планы на жизнь, ради которых приходится откладывать сиюминутные удовольствия.

В норме префронтальная кора уравновешивает порывы более древних центров боли и вознаграждений. Вам понравилась вещь — выделился дофамин, пошла реакция «хочу». Дальше вы увидели цену и ощутили прилив негативных эмоций. В итоге эта зона принимает решение: стоит оно того или нет.

Когда баланс между эмоциями и интеллектом нарушается, появляется склонность к импульсивному поведению, в том числе финансовому — пойти и потратить ползарплаты на приглянувшиеся ботинки.