Текст книги "Подражающие молниям"

Автор книги: В. Красногоров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 14 страниц)

Аммониты Фавье быстро приобрели широкую популярность. Со временем они стали видоизменяться, совершенствоваться, выпускаться в разных вариантах. Это важное свойство аммиачной селитры – способность образовывать разнообразные смеси с универсальным набором свойств – обеспечивает ей преобладающее место среди современных взрывчатых соединений мирного назначения. Нелишне заметить также, что она значительно дешевле любого другого взрывчатого вещества.

Аммиачная селитра проявляет свои дробящие свойства только в смесях, и мы еще вернемся к свойствам таких смесей позднее. Первым же индивидуальным соединением, проявившим мощные бризантные свойства и нашедшим широкое практическое применение, была пикриновая кислота.

Трудно сказать, кто и когда впервые получил пикриновую кислоту. Уже много веков назад было замечено, что при действии «духа селитры» (азотной кислоты) на многие органические соединения образуется желтая краска. Обычно честь получения пикриновой кислоты приписывается англичанину Вульфу, который в журнале Лондонского Королевского общества в 1771 году сообщил, что с помощью индиго, обработанного азотной кислотой, можно красить ткани в желтый цвет. Однако соли пикриновой кислоты еще столетием раньше были известны Иоганну Глауберу. Иногда утверждают, что пикриновая кислота в течение долгого времени будто бы считалась безобидным красителем, и только много лет спустя случайно обнаружились ее взрывчатые свойства. Это совсем не так. Уже первым исследователям были известны опасные черты характера этой золотистой красавицы, а в 1799 году французский ученый Вельтер указал на способность пикриновой кислоты к взрыву совершенно недвусмысленно. Вельтер, детально описавший свойства пикриновой кислоты, которая тогда без лишних премудростей называлась просто «желтым веществом», предположил, что именно она придает желчи не только желтый цвет, но и горький вкус. Хотя скоро выяснилось, что это предположение ошибочно, желтое вещество стало называться «горьким». «Организатор химии» Берцелиус, создавший единую химическую терминологию, перевел слово «горький» на греческий и получил название «пикриназотная кислота» (предполагалось, что желтое вещество как-то связано с азотной кислотой). И наконец, известный французский химик Дюма (мы уже упоминали о нем) установил, что желтое вещество не содержит ни капли азотной кислоты и само по себе является кислотой. С тех пор она и получила современное техническое название. Впрочем, химики предпочитают именовать пикриновую кислоту более точно – тринитрофенол. Из этого названия следует, что она получается действием азотной кислоты на фенол.

Сначала пикриновую кислоту применяли исключительно в красильном деле: ведь даже сотая доля процента растворенного тринитрофенола придает воде заметный золотисто-желтый оттенок. Однако после изобретения Зининым метода синтеза более совершенных анилиновых красителей пикриновая кислота с конца пятидесятых годов прошлого века постепенно перестала использоваться для крашения, и в ее производстве наступил некоторый застой, оказавшийся, впрочем, непродолжительным. В 1873 году немецкий изобретатель Шпренгель нашел способ взрывать пикриновую кислоту с помощью детонатора, но это изобретение не вызвало широкого интереса (любопытно, что «шпренген» по-немецки означает «взрываться», но в данном случае это чисто случайное совпадение). Пикриновая кислота не была безопасной и отличалась капризным нравом: то ее нельзя было взорвать никакими силами, то она сама взрывалась без малейших видимых оснований. На мирном фронте она не могла конкурировать с динамитом, а для военных целей явно не годилась. Снаряды с такой начинкой часто взрывались от толчка выстрела еще в стволе орудия. Поэтому боеприпасы по-прежнему продолжали снаряжать маломощным дымным порохом.

Пикриновая кислота предстала перед французской Комиссией по взрывчатым веществам. От всевидящего ока Марселена Бертло, взявшегося за ее изучение, не ускользнуло ничего. Было установлено, что пикриновая кислота – это мощнейшее бризантное вещество, уступающее разве только нитроглицерину; что кислорода в ее составе недостаточно и что желательно добавлять к ней какой-нибудь окислитель (только не селитру); что пикриновая кислота сама по себе относительно безопасна, но что она при хранении в неподходящих условиях легко образует очень чувствительные соли (пикраты), которые способны взрываться от трения и легких толчков; что чувствительность пикриновой кислоты можно понизить сплавлением ее с динитронафталином. Эти исследования положили начало полному перевороту во взглядах на пикриновую кислоту. Окончательно недоверие к новому взрывчатому веществу было рассеяно работами парижского химика Тюрпена, который показал, что литая пикриновая кислота неузнаваемо меняет свои свойства по сравнению с прессованным порошком И совершенно теряет свою опасную чувствительность (позднее оказалось, что в равной степени это относится и к другим веществам, например к тротилу). Если пикриновую кислоту расплавить и охладить, то полученные слитки без всяких страхов можно применять для начинки снарядов. Расплавленная кислота своим янтарным цветом очень напоминает мед (по-гречески «мели»), Само собой разумеется, работы Тюрпена были строго засекречены. И когда в восьмидесятые годы французы стали выпускать новое взрывчатое вещество под таинственным названием «мелинит», оно вызвало колоссальный интерес во всех странах. Ведь ударное действие боеприпасов, снаряженных мелинитом, внушает должное уважение даже в наше время. Несмотря на все предосторожности, тайна мелинита вскоре стала, однако, секретом полишинеля. Уже в 1890 году Менделеев сообщал русскому морскому министру Чихачеву; «Что же касается до мелинита, разрушительное действие коего превосходит все данные испытания, то по частным источникам с разных сторон однородно понимается, что мелинит есть не что иное, как сплавленная под большим давлением остывшая пикриновая кислота».

В 1894 году пикриновая кислота стала производиться в России. Вскоре под самыми различными названиями – «лиддит», «пертит», «пикрит» и так далее – она была взята на вооружение всеми армиями мира. Расцвет ее производства пришелся на годы первой мировой войны. Но к тому времени у пикриновой кислоты появился уже грозный соперник, быстро потеснивший ее и в тылу, и на фронте. Этим соперником оказался тринитротолуол.

Тринитротолуол впервые был получен немецким химиком Вильбрандом еще в 1863 году, но лишь в начале нашего века он нашел применение в качестве взрывчатого вещества. Работы по его освоению связаны с именем немецкого инженера Г. Каста. Каст был одним из крупнейших специалистов своего времени по взрывчатым веществам, опубликовавших немало работ по теории и практике их применения. Разработанный им метод определения дробящей способности («бризантность по Касту») до сих пор широко применяется при исследовании особо мощных веществ. Под его руководством в 1905 году Германия получила первые сто тонн новой взрывчатки. Как водится, она была засекречена и выпускалась под ничего не значащим названием «тротил». Но уже в следующем году тайна тротила была расшифрована русским офицером В. И. Рдултовским, благодаря энергии которого новое взрывчатое вещество стали получать в России. Очень скоро производство тротила развернулось и в других странах. Ради удобства тринитротолуол редко называют его полным именем. Чаще всего используют либо сокращения (ТНТ, тол), либо его неправильное, но всем понятное исторически сложившееся название «тротил».

Едва появившись на мировой арене, тротил недолго оставался в аутсайдерах. Его выдающиеся достоинства позволили ему быстро обогнать, а затем и совершенно подавить своих конкурентов. Во время первой мировой войны пикриновая кислота еще могла соперничать с ним, но уже через двадцать лет, во время великой битвы народов с фашистским блоком, ТНТ стал почти монопольным боевым дробящим веществом и производился в фантастических количествах. Одни только Соединенные Штаты выработали в 1945 году свыше миллиона тонн тротила! Широчайшее применение он нашел и во всех видах промышленных взрывов мирного назначения. Недаром тротил стал своего рода эталоном, стандартом, опорным веществом для сравнения с ним других взрывчаток, а тротиловый эквивалент принят мерилом мощности ядерных зарядов.

Чем же так хорош тротил? Ведь он уступает по мощности и пикриновой кислоте, и гексогену, и тетрилу, не говоря уж о нитроглицерине, он не выделяет при взрыве больше всех газов, у него не самая высокая температура взрыва и не самая высокая скорость детонации. Главное достоинство ТНТ – безопасность. Его желтоватые шашки не более опасны, чем головки сыра. Литой тротил обладает настолько малой чувствительностью, что не взрывается даже от детонаторов. ТНТ не образует никаких опасных солей и не поддается натиску времени. Если выкопать из-под земли ржавый снаряд времен еще «первой германской», его тротиловая начинка будет такой же безобидной и такой же грозной, как многие десятилетия назад. Опасность таких снарядов заключена не в тротиле, а в детонирующих устройствах – они-то и могут в любую секунду спровоцировать взрыв. Тротил дешев. Он плавится всего при восьмидесяти градусах, что очень облегчает его заливку в снаряды и в любые другие формы. Тротил легко сплавляется с другими веществами, и эти смеси проявляют еще лучшие взрывчатые свойства, чем сам ТНТ. Вот почему тротил и по сей день занимает незыблемое положение, которое не может пошатнуть появление новых и новейших мощных и сверхмощных взрывчатых веществ. Только гексоген пытается оспорить его главенствующую роль, но несмотря на свою небывалую мощь и другие уникальные свойства, вынужден довольствоваться пока второстепенным положением.

Гексоген получил свое название по внешнему виду его структурной химической формулы, полное же его название – циклотриметилентринитрамин. Впервые синтезировал его немецкий химик и инженер, сотрудник прусского военного ведомства Ленце. Гексоген в химическом отношении сродни известному лекарству уротропину, и вначале им заинтересовались преимущественно фармацевты. В 1899 году Геннинг взял патент на один из способов его производства, надеясь, что гексоген окажется еще лучшим лекарством, чем уротропин. Однако, к счастью, в аптеки гексоген не попал – вовремя выяснилось, что он – сильнейший яд. И только в 1920 году Герц показал, что гексоген представляет собой сильнейшее взрывчатое вещество, далеко превосходящее тротил, да и все другие бризантные вещества. По скорости детонации он опережал все остальные взрывчатки, а определение его бризантной способности обычным методом было невозможно, потому что гексоген всмятку разбивал стандартный свинцовый столбик.

Герц взял на свой относительно простой способ получения гексогена английский патент, и немедленно в Англии, а затем и в других странах начались усиленные исследования нового вещества и развернулось строительство заводов. В годы второй мировой войны гексоген уступал по масштабам производства только тротилу, а в наше время входит в состав многих боевых и промышленных взрывчатых веществ. Например, аммонит скальный № 1, предназначенный для дробления особо крепких пород, содержит 24 процента гексогена.

Чистый гексоген – белое как мел вещество. Он плавится при температуре, значительно более высокой, чем тротил (202 градуса), что и неудобно и опасно. Самое же главное, гексоген значительно чувствительнее тротила к удару и дороже его. Вот почему он пока держится на вторых ролях. Но время идет вперед и делает свое дело. Тротил давно уже достиг своего потолка, а производство гексогена продолжает совершенствоваться. Быть может, в будущем тротил и уступит ему свое место лидера, как когда-то пикриновая кислота уступила его тротилу.

Выпишем теперь химические названия взрывчатых соединений, которые мы уже знаем. Все они начинаются с приставки «три-»: тринитроглицерин, тринитрорезорцинат свинца, тринитрофенол, тринитротолуол... В подавляющем большинстве взрывчатых веществ молекулы содержат в лучшем случае три нитрогруппы. А между тем с точки зрения теории взрывчатого разложения было бы лучше, чтобы этих групп было не три, а больше. Ведь каждая из них несет кислород, а кислорода большинству взрывчатых соединений не хватает. Например, каждым ста граммам тротила для полного окисления нужно добавочных семьдесят четыре грамма кислорода. Кислородное голодание приводит к потере мощности и бесполезной трате взрывчатки. Поэтому химики давно делали попытку ввести в молекулу взрывчатого вещества четвертую нитрогруппу. Однако хотя в молекуле того же толуола для нитрогруппы есть не четыре, а целых пять свободных мест, четвертая группа вводится с большим трудом, а когда ее все-таки удается присоединить, она очень легко отщепляется.

В конце концов четвертую нитрогруппу удалось присоединить к молекуле толуола остроумным способом– через промежуточный атом азота. Сделал это К. X. Мертенс в 1877 году. На радостях новое вещество назвали Тетрил – ведь слово «тетра» означает «четыре». Приводить здесь его научное химическое название нет никакого смысла – оно совершенно непроизносимо. Ленце – тот самый, который получил впоследствии гексоген,– изучил в 1885—1886 годах взрывчатые свойства тетрила и убедился, что он действительно мощнее многих других веществ, но, к сожалению, и опаснее. Тетрил применяется иногда в детонаторах, где он помогает инициирующим веществам взрывать заряд. К мирным делам его допускают очень редко.

Четыре нитрогруппы содержит и другое популярное взрывчатое вещество – пентаэритриттетранитрат. Мы позволим себе некоторую фамильярность и вместе со всеми будем называть его просто тэн. Этот белый порошок был получен в 1894 году, а его взрывчатые свойства первым исследовал профессор С. П. Вуколов. В химическом отношении тэн – ближайший родственник нитроглицерина, и у братьев оказался сходный нрав. Тэн тоже мощнейшее взрывчатое вещество, но и чувствительность его слишком высока. Обычно чрезмерную чувствительность тэна умеряют добавкой воска или парафина и используют для заправки небольших, но мощных снарядов. Производство его во всех стадиях опасно. Нельзя сказать, чтобы он был и слишком стоек. К тому же тэн стоит немалые деньги. По всем этим причинам он не может конкурировать с тротилом.

Однако у тэна есть важное достоинство – он обладает хорошей инициирующей способностью, энергично заставляя детонировать другие взрывчатые вещества. Поэтому в мирных целях его используют в капсюлях-детонаторах и, главным образом, для изготовления детонирующего шнура.

Взрывчатых соединений еще очень много, но нам пора остановиться, чтобы не запутаться во второстепенных сведениях. Можно было бы еще долго приводить все новые названия и перечислять все новые свойства, но, по выражению одного древнего писателя, это скорее удовлетворит любопытство, чем принесет пользу.

Теперь, когда мы знакомы почти со всеми основными взрывчатыми соединениями, знаем их историю и свойства, достоинства и недостатки, будет большим разочарованием узнать, что эти вещества... сами по себе почти не применяются в промышленности. Напрасно мы будем искать в справочниках промышленных взрывчатых веществ нитроглицерин, гексоген, аммиачную селитру... Мы не найдем там этих названий, зато увидим другие, нам совершенно незнакомые – «акваниты», «игданиты», «аммоналы» и так далее. Разгадка заключается в том, что в подавляющем большинстве взрывчатые вещества – это смеси. Иногда смеси состоят только из взрывчатых соединений, но чаще в них входят еще и вещества, на первый взгляд к взрыву никакого отношения не имеющие. Чтобы далеко не ходить за примером, вспомним обыкновенный дымный порох, ни одна составная часть которого не взрывается. Мы знакомы уже со сладкими взрывчатками, содержащими сахар, и теперь не удивимся, узнав, что есть взрывчатки соленые – они иногда на две трети состоят из поваренной соли! Есть взрывчатые смеси, которые, как сдобное тесто, содержат соду и муку (правда, древесную, но пшеничная была бы ничуть не хуже), а есть взрывчатые «похлебки» и «каши», содержащие много воды. Такие «водонаполненные вещества» считаются теперь самыми перспективными, они безопасны, просты в обращении, эффективны.

Само собой разумеется, что взрывчатые смеси стряпают не наугад, а по строгим рецептам, предписанным теорией. Например, как только появилось понятие о кислородном балансе взрывчатых соединений, сразу стал ясен путь совершенствования их свойств. Некоторые вещества (например, аммиачная селитра) содержат, как мы уже знаем, больше кислорода, чем требуется для их взрывчатого разложения. Рассеивать без пользы избыточный кислород не только неразумно, но и опасно – в угольных шахтах разложение с выделением кислорода может повлечь за собой взрыв рудничного газа и пыли. Поэтому к взрывчаткам с положительным кислородным балансом добавляют сгорающие вещества. При этом сразу убивается много зайцев: взрывчатые материалы становятся более мощными, более безопасными и, что очень важно, более дешевыми. Сгорающими компонентами могут быть практически любые топлива, условие здесь только одно – они должны быть хорошо измельчены. Смеси таких веществ с аммиачной селитрой имеют, как мы помним, общее название «динаммоны». Однако многие промышленные разновидности динаммонов имеют и собственные имена. Например, Институтом горного дела (ИГД) имени А. А. Скочинского по инициативе академика Н. В. Мельникова разработаны игданиты – чрезвычайно эффективные смеси аммиачной селитры с небольшим количеством (около шести процентов) солярового масла. Жидкое горючее тонкой пленкой покрывает гранулы селитры, повышая ее чувствительность и мощь. Игданиты просты и дешевы, их можно изготовлять прямо на шахте или в карьере непосредственно во время заряжания. Они находят все большее и большее применение.

Превосходным топливом в составе взрывчатых смесей является алюминиевый порошок. Алюминий трудно поджечь (для этого нужна высокая температура), но если уж он вспыхивает, то горит жарким ослепительным пламенем и выделяет огромное количество тепла. Противостоять такому огню могут лишь немногие материалы. Недаром алюминий входит в состав боевых зажигательных веществ, например термита.

Если в составе исходной взрывчатки, напротив, недостает кислорода, то, очевидно, к ней нужно добавить не топливо, а окислитель – селитру, бертоллетову соль или что-нибудь еще. Чрезвычайно полезным оказывается союз двух взрывчаток, если одна из них имеет избыток, а другая – недостаток кислорода. Типичный пример такого взаимовыгодного альянса – смеси аммиачной селитры с различными взрывчатыми веществами: с толом (аммотолы), гексогеном (гексониты), динитронафталином (динафталиты, предложенные еще Фавье) и так далее. Общее название этих смесей – аммониты. Если аммониты содержат к тому же еще и алюминий, они называются «аммоналы». Аммониты и аммоналы, а также динаммоны (особенно игданиты) – самые распространенные виды промышленных взрывчатых веществ. Для повышения мощи аммоналов к ним добавляют иногда нитроглицерин (и его труднозамерзающий аналог—нитрогликоль). Такие взрывчатки в нашей стране называют детонитами. Чтобы взрывчатые вещества не пылили и не слеживались, их стараются выпускать не в виде порошков, а в виде гранул – шариков величиной с маковое зерно или мелкую горошину. Гранулированные смеси тротила с аммиачной селитрой называются у нас зерногранулитами.

Очень часто разумно составленная смесь взрывчаток, топлив и окислителей все равно еще не годится для применения, и чтобы сделать ее хорошим взрывчатым веществом, нужно добавить к ней некоторые другие компоненты. Например, взрывчатые соединения или смеси могут быть настолько чувствительны к внешним воздействиям и опасны, что приходится умерять их чрезмерную возбудимость специальными добавками. Такие успокоительные средства называют флегматиза-торами. «Сонным порошком» для нитроглицерина в динамитах служит инфузорная земля, камфара флегматизирует баллистит, а вазелин успокаивающе действует на другой бездымный порох – кордит. Для большинства взрывчатых веществ прекрасным флегматизатором служит вода. Приходится мириться с тем, что флегматизаторы снижают силу взрыва – ведь они инертны, не взрываются, не окисляют и обычно даже не горят. Но лучше, если мы будем взрывать менее мощные вещества, чем если более мощные вещества будут взрывать нас.

Нередки и противоположные случаи – смесь, составленная, как говорится, lege artis, по всем правилам искусства, не проявляет ни малейшей готовности взрываться даже от самых лучших детонаторов. Чтобы повысить чувствительность таких взрывчаток, в них вводят специальные добавки – сенсибилизаторы. Не следует полагать, что сенсибилизаторы – это какие-то необыкновенные вещества со сверхъестественной чувствительностью и мощью. Чувствительность на удар определяется обычно очень просто: с определенной высоты на взрывчатку падает стандартный груз. В этих условиях вероятность взрыва, например чистого тротила, составляет четыре процента – из ста ударов только четыре приводят к взрыву. Но добавим к тротилу немножко обыкновенного речного песка, и наша смесь будет взрываться в ста случаях из ста! Пять процентов песка превратили надежный тротил в совершенно новое опаснейшее взрывчатое вещество. Парадокс? Безусловно. Но вот факты еще более странные. Добавим к тому же тротилу шестьдесят процентов талька – инертнейшего и безобиднейшего вещества, основу детской присыпки. Теперь мы уже не удивимся тому, что вероятность взрыва такой смеси тротила с пудрой повысится с четырех до семидесяти пяти процентов. Сделаем вывод, что тальк – превосходный сенсибилизатор, и снова начнем экспериментировать. Подмешаем то же количество талька к гексогену – веществу, куда более страшному, чем тротил. И что же? Вероятность взрыва понизится с семидесяти восьми до шести процентов! Тальк, служащий тонизирующим средством для тротила, почему-то успокаивает гексоген. Объяснить все это очень непросто.

Во взрывчатые смеси могут входить и другие составные части. Чтобы порошкообразные смеси не расслаивались и чтобы их легче было зернить, к ним добавляют склеивающие вещества – цементаторы. Роль цементатора в дымном порохе берет на себя сера. Если взрывчатое вещество неустойчиво при хранении, в него вводят стабилизаторы. Если с течением времени оно разлагается с выделением кислоты (обычно азотной), лучше включить в его состав нейтрализаторы (мел, соду) – те же лекарства, что врачи назначают при повышенной кислотности. Чрезвычайно важно физическое состояние взрывчатого вещества. Например, порошкообразный, прессованный и литой тротил ведет себя, как три совершенно разные взрывчатки. Иногда нужно, чтобы взрывчатое вещество было мягким, как целлулоид (вспомним бездымный порох), или пластичным, как сливочное масло. В такие взрывчатые смеси надо вводить мягчители (пластификаторы). Если работы проводятся в шахтах, где есть опасность взрыва газа и пыли, то к взрывчатым веществам добавляют пламегасители. Они снижают температуру взрыва и препятствуют окислению и взрыву метана. Самым распространенным пламегасителем является поваренная соль. Ее добавляют обычно около двадцати процентов, но есть особо опасные взрывчатые смеси, содержащие нитроглицерин, которые приходится «охлаждать» шестьюдесятью процентами соли! Тут уж лучше пересолить, чем недосолить! Такие предохранительные взрывчатые вещества под названием «углениты» широко применяются при подземных работах.

Благодаря разнообразию состава смесей взрывчатые вещества универсальны и многолики. Они готовы выполнять любую задачу, работать в любой среде, безотказно повинуясь желаниям человека. Наш мирный арсенал обширен и разнообразен. Надо только умело его использовать.