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

Бездымный порох: неудавшийся опыт "огонь на ладони"

Первым взрывчатым веществом, с которым познакомился человек, был черный (дымный) порох: он был известен еще в Китае, начиная примерно с 10 века н.э. Бытует мнение, что черный порох долгое время служил только праздным развлечением, а для того чтобы он начал применяться в военном деле, потребовались века. На самом деле это не так, китайские военачальники быстро поняли, что порох - это не только развлечение: с его помощью можно изготовить эффективное оружие. Приведем цитату [1]:

В 1044 году император Жэньцзун получил от одного из своих приближенных доклад "Об основах военного дела". В тексте содержались два рецепта изготовления "огненного зелья", пригодного для использования в зажигательных бомбах, которые можно было метать осадными машинами. Третья смесь предназначалась в качестве горючего для отравляющих дымовых бомб. Пропорция селитры во всех трех смесях была низкой, а это означает, что их действие было рассчитано на стремительное горение, а не на взрыв. Это были первые в мире прикладные формулы пороха.

За многие века почти непрерывных войн состав черного пороха сильно менялся, но компоненты оставались те же (калиевая селитра, сера, древесный уголь). Черный порох имел много недостатков, которые сдерживали развитие огнестрельного оружия и военного дела. Например, в эпоху Наполеоновских войн после нескольких залпов ружей и пушек поле боя заволакивало густым дымом, который сильно мешал ведению прицельной стрельбы и управлению армией. - Было просто невозможно что-либо рассмотреть. Армия могла быть на грани разгрома или в нескольких мгновениях от победы, а военачальник, который находился рядом, не мог этого видеть. И в любом случае довести приказы до подчиненных было трудно.

На смену черному пороху пришел бездымный порох. Основой бездымного пороха является нитроцеллюлоза. В наше время к нитроцеллюлозе добавляют несколько процентов нитроглицерина (т.н. двухосновные пороха - они используются в стрелковом оружии). В трехосновные пороха кроме нитроглицерина добавляют нитрогуанидин. Такие пороха используются в артиллерии. Кроме основных компонентов в бездымные пороха вводят различные добавки для улучшения его свойств.

И черный, и бездымный порох способны взрываться, например, черный порох долгое время использовался во взрывном деле, пока его не заменил нитроглицерин и динамит. Пироксилин (полностью нитрованная целлюлоза) некоторое время служил для начинки снарядов. Чтобы порох не горел, а взорвался, его нужно поджечь в закрытом объеме. Другой вариант - поджечь большую массу пороха, насыпанную компактно. Насколько большую - сильно зависит от многих факторов (марки пороха, плотности укладки, размера гранул, формы кучки и т.д.). Помню, мой товарищ поджег спичечный коробок с порохом "Барс", который он извлек из монтажных патронов ( - еще и добавил в порох порошок магния) - этого оказалось достаточно, чтобы горение перешло во взрыв. В результате вся футболка была в дырках от горячих частичек.

Однако, основная задача порохов - быстро и равномерно гореть. Именно такого результата и пытаются достичь при их производстве. Для этого подбирают не только специальный химический состав, но изготавливают порох в виде зерен и гранул нужной формы и размера.

Гранулированный черный порох горит насколько быстро, что можно сжечь небольшое количество черного пороха на ладони, не получив ожога [2] (берите не больше грамма, а лучше - меньше). Только перед тем, как пробовать эксперимент на руке, желательно сжечь небольшую кучку черного пороха на бумаге. Качественный порох должен сгореть, не оставив следов ("пропалов" или черных участков). Если бумага не пострадала, то, скорее всего, не пострадает и ваша кожа.

А можно ли провести такой опыт с бездымным порохом? - Ведь основа бездымного пороха - нитроцеллюлоза. Нитроцеллюлозу в виде нитрованной ваты можно сжечь на ладони, не получив ожога и не почувствовав при этом боли (ну или почти не почувствовав) [3] .

Ответ на этот вопрос я знал заранее - НЕТ. Бездымный порох горит слишком медленно и явно успеет причинить ожоги. Чтобы сделать такой вывод достаточно было посмотреть, как горит "столбик" артиллеристского пороха (наблюдал еще в школе - более двадцати лет назад). Тем не менее, я попробовал. Насыпал на ладонь кучку крупных гранул пороха из патронов от пулемета ДШК и поджег зажигалкой. Боль была такой, что секунды через 2 пламя пришлось погасить (сжав ладонь). На коже остался ожог площадью примерно квадратный сантиметр, заживал он более месяца. После того, как погасло пламя, сначала не чувствовал боли, но позже этот ожог причинил много неприятных ощущений.

__________________________________________________
¹ Келли Дж. - Порох. От алхимии до артиллерии: история вещества, которое изменило мир [ссылка]

² См. статью Огонь на ладони ч.6. Черный порох [ссылка]

³ См. статью Получение и горение нитроцеллюлозы [ссылка], а также подборку статей Полимеры, Мономеры, Природные полимеры, Пластмассы [ссылка]