Химия и Химики № 4 2015. Всегда ли взрываются взрывчатые вещества?

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Взрыв или горение? (Вступление)

"Взрывчатые вещества" - само это название вызывает ассоциацию со взрывом. В одних случаях способность веществ взрываться - их предназначение, в других - неприятное побочное свойство, но сути дела это не меняет. Взрыв может произойти по разным причинам: при действии на взрывчатое вещество удара, трения, огня (высокой температуры), громкого звука, иногда - вообще без видимых причин.

Некоторые взрывчатые вещества насколько чувствительны и склонны к взрыву, что говорить всерьез об их практическом применении не представляется возможным. В качестве примеров можно назвать хлористый азот, иодистый азот и фульминат золота (гремучее золото [K1]). Например, сухой иодистый азот взрывается от легкого прикосновения или от громкого звука, а осадок фульмината золота может взорваться даже под слоем раствора (кстати, мокрый фульминат серебра тоже взрывается - был у меня случай [1]).

Тем не менее, взрывчатые вещества взрываются далеко не всегда. Даже те, которые в массовом сознании считаются синонимом взрыва и разрушения. Например, небольшие количества нитроглицерина способны гореть в пламени без взрыва, аналогично и с этиленгликольдинитратом (ЭГДН) [2]. Тротил (тринитротолуол, ТНТ, TNT) и гексоген на данный момент фактически являются основными взрывчатыми веществами военного применения. Общеизвестно, что при поджигании в открытом объеме тротил просто загорается и сгорает. Чтобы произошел взрыв тротила, нужно действие детонатора (или горение в закрытом объеме). На открытом пространстве можно сжечь хоть ящик тротила (25 кг) - он просто сгорит. Были случаи, когда саперы сознательно разжигали костер тротилом: тротила раньше было много, зато хорошие дрова под рукой были не всегда (иногда тротиловые шашки сжигали с целью их уничтожения - чтобы зря не взрывать).

__________________________________________________
¹ Фульминат серебра (гремучее серебро) [ссылка]

² Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные [ссылка]

Гексоген при поджигании на открытом пространстве тоже просто горит. В "учебке" нам рассказывали, что если поджечь гексоген в количестве 10 кг и больше, то горение перейдет в детонацию. Так ли это, утверждать не буду. Уже не раз убеждался, что к информации, которую сообщали нам офицеры-инструкторы, нужно относиться с осторожностью (они далеко не всегда сами знают то, о чем рассказывают - нередко просто пересказывают содержание учебников и справочников). Но вывод можно сделать: небольшие количества гексогена при поджигании горят, большие - могут взорваться. Другими словами, гексогеном (а также - пластитом - пластической взрывчаткой на его основе) разжигать костры не рекомендуется, хотя некоторые военные так делают.

Гексоген (разобранная мина МОН-50 [мина осколочная направленного действия] с пластической взрывчаткой на основе гексогена)

Подготовка к загрузке 1000-фунтовых авиационных бомб в бомбардировщик Avro Lancaster. В бомбах находится сплав гексоген-тротил

Тетранитропентаэритрит (ТЭН, PETN, пентаэритриттетранитрат) более склонен к взрыву при горении, но находились "энтузиасты", которые безнаказанно поджигали кусок детонирующего шнура, внутри которого находится порошок тетранитропентаэритрита (подобные "энтузиасты" иногда остаются без пальцев или без глаз - это так, к слову). Детонирующий шнур используется для одновременного подрыва нескольких зарядов (т.е. его назначение - взрываться, а не гореть). Тем не менее, при поджигании шнур горел - без взрыва.

Детонирующий шнур (красный) и огнепроводный шнур (белый). Внутри детонирующего шнура тетранитропентаэритрит, внутри огнепроводного шнура черный порох. Первый должен детонировать (под действием капсюля-детонатора), второй - гореть (при поджигании спичкой или зажигалкой)

Детонирующий шнур - на срезе видно тетранитропентаэритрит (белый порошок)

Инициирующие взрывчатые вещества (ИВВ) по определению обладают повышенной чувствительностью к огню и/или к удару (т.е. они склонны к взрыву в бОльшей мере, чем "обычные" взрывчатые вещества). Тем не менее, и здесь не все просто. Например, ГМТД (гексаметилентрипероксиддиамин) является мощным инициирующим взрывчатым веществом, взрыва сотых долей грамма ГМТД в трубке достаточно, чтобы сделать дырку в консервной банке. Но на ладони вполне можно сжечь 1 г ГМТД и даже не получить ожог [3] (не вздумайте повторять - можно остаться без кисти!). Перекись ацетона (триперекись ацетона) при поджигании на открытых поверхностях также горит. Взрыв происходит при поджигании в закрытом объеме (а также - при действии трения или удара, с ГМТД - аналогично) [4].

Другое инициирующее взрывчатое вещество - фульминат ртути (гремучая ртуть) при поджигании взрывается: даже если поджечь гремучую ртуть на листке бумаги. Тем не менее, разложение небольших количеств фульмината ртути (кучка порошка со спичечную головку) под действием огня напоминает скорее вспышку с хлопком, чем взрыв.

С другой стороны, некоторые вещества, которые обычно не называют взрывчатыми, способны взрываться. Например, аммиачная селитра (нитрат аммония), которая миллионами тонн производится и используется в качестве удобрения. Человечество заплатило дорогую цену, чтобы осознать, что аммиачная селитра - разрушительное взрывчатое вещество. В качестве примеров можно привести взрыв в г. Оппау (Германия) 21 сентября 1921 г. - тогда сдетонировало 4500 т удобрений; а также взрыв аммиачной селитры в декабре 1917 г. на химическом заводе в Галифаксе (Канада), в результате которого погибло 3040 человек [5]. Другая связанная с аммиачной селитрой катастрофа произошла в Техас-Сити (США) 16 апреля 1947 г.: пожар на борту французского судна стал причиной взрыва примерно 2100 тонн нитрата аммония. Начались вторичные взрывы и пожары. Погиб по меньшей мере 581 человек, число пострадавших исчисляется тысячами. В частности, из всей пожарной охраны Техас-Сити в живых остался только один сотрудник. Материальный ущерб был очень большим.

__________________________________________________
³ Не только размер имеет значение (от чего зависит результат взрыва) [ГМТД] [ссылка]

⁴ Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси [ссылка]

⁵ Химия и химики: цена открытий [ссылка]

Порт Техас-Сити после взрыва корабля с аммиачной селитрой (на фото только небольшая доля разрушений)

Другой пример - пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол) - мощное бризантное взрывчатое вещество. Пикриновая кислота первоначально производилась и применялась в качестве желтого красителя для тканей (шерсти и шелка), и только потом обнаружили, что пикриновая кислота - мощное взрывчатое вещество (до этого считалось, что взрываться способны только соли пикриновой кислоты - пикраты, сама же кислота, якобы, безопасна). Прошло немного времени и в ход пошли снаряды и мины с пикриновой кислотой. Массово. Они бы использовались до сих пор, если бы не свойство пикриновой кислоты образовывать с металлами взрывчатые пикраты, которые стали причиной многочисленных несчастных случаев.

С теорией (вернее - с общими соображениями) разобрались. В следующих частях статьи описаны простые эксперименты, которые иллюстрируют сказанное выше на практике.

Комментарии

^К1 Если золото "растворить" в "царской водке", и в полученный раствор постепенно добавлять водный аммиак, выпадает жёлто-коричневый осадок переменного состава (водород аммиака ступенчато замещается золотом). Именно этот осадок называют "гремучее золото", а не фульминат золота. Гремучее золото используют в гальванике в качестве прекурсора при составлении ферроцианидного электролита золочения. Я немного занимался изучением химических, но не взрывчатых свойств гремучего золота. Осадок в мокром виде относительно устойчив к механическим воздействиям.

Что касается свободного горения гексогена - это удобный объект для создания пиротехнических составов цветного пламени, т.к. при горении практически не дымит.

Из статьи следует, что не следует увлекаться большими количествами.