» » Тринитротолуол

Тринитротолуол


Тринитротолуол

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.


Тринитротолуол
Строение 2,4,6-тринитротолуола. Рисунок автора

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 Haussermann).

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.


Тринитротолуол

Плавление 2,4,4-тринитротолуола. Фото с сайта creationwiki.org


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 4,2x103 килоджоулей, одна килотонна в тротиловом эквиваленте соответствует при этом 4,2x106 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

10 август 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Из взрывчатого вещества октогена можно печь лепёшки и есть их без вреда для здоровья

Октоген — мощное взрывчатое вещество, часто используемое в качестве детонатора для ядерного оружия или ракетного топлива. Во время Второй мировой войны китайские партизаны сражались с японскими

Одна калория энергетически равноценна одному грамму тротила

1 кал — это количество энергии, которое требуется, чтобы повысить температуру 1 л воды на 1 °С, в других единицах измерения это 4,184 кДж или 1,16 Вт·ч. Тротиловый эквивалент — ещё одна единица

Как изобрели бездымный порох.

В 1845 году немецкий химик Христиан Фридрих Шёнбейн (1799-1868) проводил на кухне своего дома эксперимент с использованием смеси азотной и серной кислот. Жена строго-настрого запретила ему приносить

Почему от лука плачут

«Сидит дед, во сто шуб одет, кто его раздевает, тот слезы проливает». Причина такой слезоточивости лука кроется в особом веществе – лакриматоре (лат. lacrima – слеза). Когда луковица разрезается,

Взрыв в Галифаксе — самый мощнейшим взрывом доядерной эпохи

Взрыв в Галифаксе входит в число сильнейших взрывов, устроенных человечеством, этот взрыв считают мощнейшим взрывом доядерной эпохи
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Земляне наблюдали частичное лунное затмениеНейрохимическая гипотеза происхождения человекаТемная материя пока никого не убила – и это дает нам информацию о ее природеПреимущества покупки в интернет магазинеНеобходимость косметологического оборудования для салонов красотыОгромный астероид едва не столкнулся с ЗемлейРентгеновский телескоп eROSITAМуравей-зомби