Название взрывных веществ. Взрывоопасные вещества: классификация, примеры, применение и хранение

Взрывчатыми веществами (ВВ) называются неустойчивые химические соединения или смеси, чрезвычайно быстро переходящие под воздействием определенного импульса в другие устойчивые вещества с выделением значительного количества тепла и большого объема газообразных продуктов, которые находятся под очень большим давлением и, расширяясь, выполняют ту или иную механическую работу.

Современные взрывчатые вещества представляют собой или химические соединения (гексоген, тротил и др .), или механические смеси (аммиачно-селитренные и нитроглицериновые ВВ ).

Химические соединения получаются обработкой азотной кислотой (нитрованием) различных углеводородов, т. е. введением в молекулу углеводорода таких веществ, как азот и кислород.

Механические смеси изготовляются смешением веществ, богатых кислородом, с веществами, богатыми углеродом.

В обоих случаях кислород находится в связанном состоянии с азотом или хлором (исключение составляют оксиликвиты , где кислород находится в свободном несвязанном состоянии).

В зависимости от количественного содержания кислорода во взрывчатом веществе окисление горючих элементов в процессе взрывчатого превращения может быть полным или неполным , а иногда кислород может даже оставаться в избытке. В соответствии с этим различают взрывчатые вещества с избыточным (положительным), нулевым и недостаточным (отрицательным) кислородным балансом .

Наиболее выгодными являются взрывчатые вещества, имеющие нулевой кислородный баланс, так как углерод полностью окисляется до СО 2 , а водород до Н 2 О, в результате чего выделяется максимально возможное для данного взрывчатого вещества количество тепла. Примером такого взрывчатого вещества может служить динафталит , представляющий собой смесь аммиачной селитры и динитронафталина:

При избыточном кислородном балансе остающийся неиспользованным кислород вступает в соединение с азотом, образуя весьма ядовитые окислы азота, которые поглощают часть тепла, что уменьшает количество энергии, выделяемой при взрыве. Примером взрывчатого вещества с избыточным кислородным балансом является нитроглицерин :

С другой стороны, при недостаточном кислородном балансе не весь углерод переходит в углекислый газ; часть его окисляется только до окиси углерода. (СО) которая также ядовита, хотя и в меньшей степени, чем окислы азота. Кроме того, часть углерода может остаться в твердом виде. Оставшийся твердым углерод и неполное его окисление только до СО ведут к уменьшению выделяемой при взрыве энергии.

Действительно, при образовании одной грамм-молекулы окиси углерода выделяется тепла только 26 ккал/моль, тогда как при образовании грамм-молекулы углекислого газа 94 ккал/моль.

Примером взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом может служить тротил :

В реальных условиях, когда продукты взрыва совершают механическую работу, происходят дополнительные (вторичные) химические реакции и действительный состав продуктов взрыва несколько отличается от приведенных расчетных схем, а количество ядовитых газов в продуктах взрыва изменяется.

Классификация взрывчатых веществ

Взрывчатые вещества могут находиться в газообразном, жидком и твердом.состоянии или в виде смесей твердых или жидких веществ с твердыми или газообразными веществами.

В настоящее время, когда число различных взрывчатых веществ весьма велико (тысячи наименований), деление их только по физическому состоянию совершенно недостаточно. Такое деление ничего не говорит ни о работоспособности (мощности) взрывчатых веществ, по которой можно было бы судить об области применения того или иного из них, ни о свойствах взрывчатых веществ, по которым можно было бы судить о степени опасности их в обращении и при хранении. Поэтому в настоящее время приняты три другие классификации взрывчатых веществ.

По первой классификации все взрывчатые вещества делятся по их мощности и области применения на:.

А) повышенной мощности (тэн, гексоген, тетрил);

Б) нормальной мощности (тротил, пикриновая кислота, пластиты," тетритол, скальные аммониты, аммониты, содержащие 50-60% тротила, и студенистые нитроглицериновые ВВ);

В) пониженной мощности (аммиачно-селитренные В В, кроме упомянутых выше, порошкообразные нитроглицериновые ВВ и хлоратиты).

3. Метательные взрывчатые вещества (дымные пороха и бездымные пироксилиновые и нитроглицериновые пороха).

В этой классификации приведены, конечно, не все наименования взрывчатых веществ, а только те из них, которые преимущественно применяются на взрывных работах. В частности, под общим наименованием аммиачно-селитренных ВВ содержатся десятки различных составов, имеющих каждый свое отдельное название.

Вторая классификация делит взрывчатое вещество по их химическому составу:

1. Нитросоединения ; в веществах этого вида содержатся две - четыре нитрогруппы (NO 2); к ним относятся тетрил, тротил, гексоген, тетритол, пикриновая кислота и динитронафталин, входящий в составы некоторых аммиачно-селитренных взрывчатых веществ.

2. Нитроэфиры ; в веществах этого вида содержится несколько нитратных групп (ONO 2). К ним относятся тэн, нитроглицериновые ВВ и бездымные пороха.

3. Соли азотной кислоты - вещества, содержащие группу NO 3 , основным представителем которых является аммиачная (аммонийная) селитра NH 4 NO 3 , входящая в состав всех аммиачно-селитренных взрывчатых веществ. К этой группе также относятся калиевая селитра KNO 3 - основа дымных порохов, и натриевая селитра NaNO 3 , входящая в состав нитроглицериновых ВВ.

4. Соли азотистоводородной кислоты (HN 3), из которых применяется только азид свинца.

5. Соли гремучей кислоты (HONC), из которых применяется только гремучая ртуть.

6. Соли хлорноватой кислоты, так называемые хлоратиты и перхлоратиты , - взрывчатые вещества, в которых основным компонентом - носителем кислорода является хлорат или перхлорат калия (КСlO 3 и КСlO 4); сейчас они применяются очень редко. Обособленно от этой классификации находится взрывчатое вещество, называемое оксиликвитом .

По химической структуре взрывчатого вещества можно судить и об основных его свойствах:

Чувствительности, стойкости, составе продуктов взрыва, следовательно, о мощности вещества, взаимодействии его с другими веществами (например, с материалом оболочки) и ряде других свойств.

От характера связи нитрогрупп с углеродом (в нитросоединениях и нитроэфирах) зависят чувствительность взрывчатого вещества к внешним воздействиям и их стойкость (сохранение взрывчатых свойств) в условиях хранения. Например, нитросоединеиия, в которых азот группы NO 2 связан непосредственно с углеродом (С-NO 2), менее чувствительны и более стойки, чем нитроэфиры, у которых азот связан с углеродом через один из кислородов группы ONO 2 (С-О-NO 2); такая связь менее прочна и делает ВВ более чувствительным и менее стойким.

Число нитрогрупп, содержащихся в составе ВВ, характеризует мощность последнего, а также степень его чувствительности к внешним воздействиям. Чем больше нитрогрупп в молекуле ВВ, тем оно мощнее и чувствительнее. Так, например, мононитротолуол (имеющий только одну нитрогруппу) является маслянистой жидкость, не обладающей взрывчатыми свойствами; динитротолуол , содержащий две нитрогруппы, - уже взрывчатое вещество, но со слабыми взрывчатыми характеристиками; и, наконец, тринитротолуол (тротил) , имеющий три нитрогруппы, представляет собой вполне удовлетворительное по мощности взрывчатое вещество.

Динитросоединения применяются ограниченно; в большинстве современных взрывчатых веществ содержатся три или четыре нитрогруппы.

Присутствие некоторых других групп в составе ВВ также влияет на его свойства. Например, дополнительный азот (N 3) в гексогене повышает чувствительность последнего. Метильная же группа (СН 3) в тротиле и тетриле способствует тому, что эти ВВ не взаимодействуют с металлами, тогда как гидроксильная группа (ОН) в пикриновой кислоте является причиной легкого взаимодействия вещества с металлами (кроме олова) и появления так называемых пикратов того или иного металла, которые представляют собой взрывчатые вещества, весьма чувствительные к удару и трению.

Взрывчатые вещества, полученные путем замещения водорода металлом в азотистоводородной или гремучей кислоте, обусловливают крайнюю непрочность внутримолекулярных связей и, следовательно, особую чувствительность этих веществ к механическим и тепловым внешним воздействиям.

На взрывных работах в быту принята третья классификация взрывчатых веществ:- по допустимости их использования в тех или иных условиях .

По этой классификации различают следующие три основные группы:

1. ВВ, допущенные для открытых работ.

2. ВВ, допущенные для подземных работ в условиях, безопасных по возможности взрыва рудничного газа и угольной пыли.

3. ВВ, допущенные только для условий, опасных по возможности взрыва газа или пыли (предохранительные ВВ).

Критерием отнесения взрывчатого вещества к той или иной группе служат количество выделяющихся при взрыве ядовитых (вредных) газов и температура продуктов взрыва. Так, тротил из-за большого количества образующихся при его взрыве ядовитых газов может применяться только на открытых работах (строительство и карьерная добыча полезных ископаемых ), тогда как аммиачно-селитренные ВВ допускаются и на открытых, и в подземных работах в условиях, неопасных по газу и пыли. Для подземных же работ, где возможно наличие взрывающихся газо- и пылевоздушных смесей, допускаются только ВВ, имеющие пониженную температуру продуктов взрыва.

— Это — сила, понимаешь? Сила, заключенная в материи. Материя обладает чудовищной силой. Я... я на ощупь чувствую, что в ней все так и кишит... И сдерживается-то все это... невероятным усилием. Стоит расшатать изнутри — и бац! — распад. Все — взрыв.

Карел Чапек, «Кракатит»

Полусумасшедший гений-химик инженер Прокоп дал в этом эпиграфе очень точное, хотя и своеобразное определение взрывчатых веществ. Об этих веществах, во многом определивших развитие человеческой цивилизации, мы и поговорим в настоящей статье. Разумеется, речь пойдет не только о военном использовании взрывчатки — сфера ее применения настолько широка, что совершенно не укладывается в какое-то шаблонное «от и до». Нам с вами предстоит разобраться в том, что такое взрыв, познакомиться с видами взрывчатых веществ, вспомнить историю их появления, развития и совершенствования. Не останутся в стороне и курьезные или просто интересные сведения обо всем, что связано с взрывами.

Впервые в моей авторской практике я вынужден сделать предупреждение — никаких рецептов изготовления взрывчатых веществ, описаний технологии и компоновочных схем взрывных устройств в статье не будет. Надеюсь на понимание.

Что такое взрыв?

— А вот и взрыв в Гроттупе, — сказал старичок: на картинке — клубы розового дыма, выброшенные серно-желтым пламенем высоко вверх, до самого обреза; в дыму и пламени жутко висят разорванные человеческие тела. — Погибло при этом взрыве больше пяти тысяч человек. Великое было несчастье, — вздохнул старичок. — Это моя последняя картинка.

Карел Чапек, «Кракатит»

Ответ на этот, казалось бы, очень простой вопрос не так прост, как может показаться на первый взгляд. Наиболее общего и точного определения взрыва не существует вплоть до сегодняшнего дня. Академические справочники и энциклопедии дают весьма расплывчатое определение вида «неуправляемый быстропротекающий физико-химический процесс с выделением значительной энергии в небольшом объеме». Слабость этой дефиниции состоит в том, что не указаны никакие количественные критерии.

Международный знак «Осторожно! Взрывчатое вещество». Лаконично и предельно понятно.

Объем, количество выделенной энергии и время протекания — все эти величины можно, разумеется, привести к понятию «минимальной удельной мощности», кое и определит границу, выше которой процесс можно считать взрывным. Но так уж получилось, что подобная точность определений никому толком и не требуется — у военных, геологов, пиротехников, физиков-ядерщиков, астрофизиков, технологов существуют собственные критерии взрыва. У артиллериста попросту не возникнет вопрос, считать ли результат срабатывания осколочно-фугасного снаряда взрывом, а астрофизик при подобном вопросе относительно сверхновой звезды вообще недоуменно пожмет плечами.

Взрывы различаются физической природой источника энергии и способом ее освобождения. Чтобы выделить интересующие нас химические взрывы, давайте попробуем разобраться в том, какими взрывы еще бывают.

Термодинамический взрыв — довольно большая категория быстропротекающих процессов с выделением тепловой или кинетической энергии. К примеру, если повышать давление газа в герметичном сосуде, то рано или поздно сосуд разрушится и произойдет взрыв. А если герметичный сосуд с перегретой жидкостью под давлением быстро открыть, то взрыв произойдет из-за сброса давления, мгновенного вскипания жидкости и образования ударных волн.

Кинетический взрыв — преобразование кинетической энергии движущегося материального тела в тепловую энергию при резком торможении. Падение болида на Землю — это вполне характерный пример кинетического взрыва. Удар болванки бронебойного снаряда в броню танка тоже можно было бы считать кинетическим взрывом, но здесь все несколько сложнее — взрывной характер взаимодействия обеспечивается не только сугубо тепловым эффектом удара. Свободные электроны в металле снаряда, движущиеся с той же скоростью, при резком торможении продолжают двигаться по инерции, формируя огромные токи в проводнике.

Разрушение 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС — типичный термодинамический взрыв.

Электрический взрыв — выделение тепловой энергии при прохождении так называемых «ударных» токов в проводнике. Здесь взрывной характер процесса определяется сопротивлением проводника и величиной проходящего тока. К примеру, конденсатор емкостью 100 мкФ, заряженный до 300 В, накапливает энергию 4,5 Дж. Если замкнуть клеммы конденсатора тонкой проволочкой, эта энергия выделится на проволочке в виде тепловой за десятки микросекунд, развив мощность в десятки и даже сотни киловатт. При этом проволочка, разумеется, испарится — то есть произойдет взрыв. Электрическим взрывом можно считать и разряд молнии в грозу.

Ядерный взрыв — это процесс высвобождения внутриядерной энергии атомов при неуправляемых ядерных реакциях. Здесь энергия выделяется не только в виде тепла — спектр излучения в электромагнитном диапазоне при ядерном взрыве поистине колоссален. Кроме того, энергия ядерного взрыва уносится осколками деления или продуктами синтеза, быстрыми электронами и нейтронами.

Понятие взрыва у астрофизиков непредставимо с позиции земных масштабов — здесь речь идет о выделении энергии в таких количествах, какие человечество наверняка не добудет за весь период своего существования. Благодаря взрывам сверхновых звезд первого и второго поколения, вызвавшим выброс тяжелых элементов, появилась Солнечная система, на третьей планете которой смогла зародиться жизнь. А если вспомнить теорию Большого Взрыва, можно с уверенностью сказать, что не только земная жизнь, но и вся наша вселенная обязана своим существованием взрыву.

Химический взрыв

Термохимии не существует. Де-струк-ция. Деструктивная химия, вот что. Это грандиозная штука, Томеш, с чисто научной точки зрения.

Карел Чапек, «Кракатит»

Ну вот, теперь мы, похоже, определились с теми видами взрывов, которые в дальнейшем рассматривать не будем. Перейдем к интересующему нас предмету — широко известным химическим взрывам.

Стотонный тестовый химический взрыв на ядерном полигоне в Аламогордо.

Химический взрыв — это процесс преобразования внутренней энергии молекулярных связей в тепловую энергию при быстром и неуправляемом протекании химических реакций. Но в этом определении мы обнаруживаем ту же проблему, что и с определением взрыва вообще, — единого мнения о том, какие химические процессы можно считать взрывом, не существует.

На взгляд большинства специалистов, наиболее жесткий критерий химического взрыва — это распространение реакции за счет процесса детонации, а не дефлаграции.

Детонация — это сверхзвуковое распространение фронта сжатия с сопутствующей экзотермической реакцией в веществе. Механизм детонации состоит в том, что в результате начала химической реакции выделяется большое количество тепловой энергии и газообразных продуктов под большим давлением, отчего образуется ударная волна. При прохождении ее фронта в веществе происходит скачок уплотнения и резко поднимается температура (в физике это явление описывается адиабатическим процессом), инициирующая дальнейшую химическую реакцию. Таким образом, детонация — это самоподдерживающийся механизм максимально быстрого (лавинного) вовлечения вещества в химическую реакцию.

Воспламенение спичечной головки происходит в тысячи раз медленнее, чем самый медленный взрыв.

На заметку: скорость детонации — одна из важнейших характеристик взрывчатого вещества. Для твердых взрывчаток она колеблется от 1,2 км/с до 9 км/с. Чем выше скорость детонации, тем выше давление в зоне уплотнения и эффективность действия взрыва.

Дефлаграция — дозвуковой окислительно-восстановительный процесс, при котором фронт реакции перемещается за счет теплопередачи. То есть речь идет о всем известном процессе горения восстановителя в окислителе. Скорость распространения фронта горения определяется не только теплотворной способностью реакции и эффективностью теплопередачи в веществе, но и механизмом доступа окислителя в зону реакции.

Но и здесь не все однозначно. К примеру, мощная струя горючего газа в атмосфере будет гореть достаточно сложным образом — не только по поверхности газовой струи, но и в той части объема, куда из-за струйного эффекта будет всасываться воздух. При этом возможны и детонационные процессы — своеобразные «хлопки» со срывом факела пламени.

Это интересно: лаборатория горения НИИ физики, где я когда-то работал, больше двух лет билась над задачей управляемой детонации водородного факела. В те времена ее в шутку называли «Лаборатория горения и, если удастся, взрыва».

Из всего сказанного следует сделать один важный вывод — существуют самые различные сочетания процессов горения и детонации и переходы в ту или иную сторону. По этой причине для простоты к химическим взрывам обычно относят различные быстропротекающие экзотермические процессы без уточнения их характера.

Необходимая терминология

— Что вы, какие там цифры! Первый опыт... пятьдесят процентов крахмала... и крешер разлетелся вдребезги; один инженер и два лаборанта... тоже вдребезги. Не верите? Опыт второй: блок Трауцля, девяносто процентов вазелина, и — бум! Снесло крышу, убит один рабочий; от блока остались одни шкварки.

Карел Чапек, «Кракатит»

Защитный костюм сапера. В нем производится обезвреживание взрывных устройств неизвестной конструкции.

Прежде чем мы с вами перейдем к непосредственному знакомству с взрывчатыми веществами, следует немного разобраться в некоторых понятиях, связанных с этим классом химических соединений. Все вы наверняка слышали термины «фугасный заряд» и «бризантные ВВ». Давайте разберемся, что они означают.

Фугасность — наиболее общая характеристика взрывчатого вещества, определяющая меру его разрушающей эффективности. Фугасность напрямую зависит от количества выделяемых при взрыве газообразных продуктов.

При численной оценке фугасности используются разные методики, самая известная из которых — проба Трауцля . Испытание проводится путем подрыва заряда массой 10 грамм, размещенного в герметично закрытом свинцовом контейнере цилиндрической формы (его иногда называют бомбой Трауцля ). При взрыве контейнер раздувается. Разница между его объемами до и после взрыва, выраженная в кубических сантиметрах, и есть мера фугасности. Зачастую используют так называемую сравнительную фугасность , выраженную как отношение полученных результатов к результатам подрыва 10 грамм кристаллического тротила.

На заметку: сравнительную фугасность не следует путать с тротиловым эквивалентом — это абсолютно разные понятия.

Такие разрывы оболочки свидетельствуют о малой бризантности заряда.

Бризантность — способность взрывчатых веществ производить при взрыве дробление твердой среды в непосредственной близости к заряду (несколько его радиусов). Эта характеристика зависит в первую очередь от физического состояния взрывчатки (плотность, однородность, степень измельчения). С увеличением плотности бризантность возрастает одновременно с возрастанием скорости детонации.

Бризантность можно регулировать в широких пределах путем смешивания взрывчатого вещества с так называемыми флегматизаторами — химическими соединениями, неспособными к взрыву.

Для измерения бризантности в большинстве случаев используется косвенная проба Гесса , при которой заряд массой 50 грамм устанавливают на свинцовом цилиндре определенной высоты и диаметра, подрывают, а затем измеряют высоту обжатого взрывом цилиндра. Разница между высотами цилиндра до и после взрыва, выраженная в миллиметрах, и есть мера бризантности.

Однако проба Гесса не подходит для испытания взрывчатки с высокой бризантностью — заряд в 50 грамм попросту разрушает свинцовый цилиндр до основания. Для таких случаев используется бризантометр Каста с медным цилиндром, называемым крешером .

Такой взрыв очень эффектен, но, как правило, неэффекти-
вен — слишком много энергии ушло на нагрев дымового облака.

На заметку: фугасность и бризантность — это величины, не связанные между собой. Когда-то, в ранней юности, я увлекался химией взрывчатых веществ. И однажды полученные мной несколько грамм перекиси ацетона самопроизвольно сдетонировали, разрушив фаянсовый тигель до состояния мельчайшей пыли, покрывшей тонким слоем стол. Я в это время находился буквально в метре от взрыва, но нисколько не пострадал. Как видите, перекись ацетона имеет превосходную бризантность, но низкую фугасность. Такое же количество взрывчатого вещества с высокой фугасностью могло бы привести к баротравме и даже контузии.

Чувствительность — характеристика, определяющая вероятность взрыва при каком-то определенном воздействии на взрывчатое вещество. Чаще всего эту величину представляют в виде минимального значения воздействия, которое приводит к гарантированному взрыву в некоторых стандартных условиях.

Существует множество различных методик определения той или иной чувствительности (удар, трение, нагрев, искровой разряд, прострел, детонация). Все эти виды чувствительности чрезвычайно важны для организации безопасного производства, транспортировки и применения взрывчатых веществ.

Это интересно: рекорды чувствительности принадлежат очень простым химическим соединениям. Иодид азота (он же нитрид трииода) I3N в сухом виде детонирует от вспышки света, от проведения перышком, от слабого надавливания или нагревания, даже от громкого звука. Это, пожалуй, единственная взрывчатка, детонирующая от альфа-излучения. А кристалл триоксида ксенона — самого стабильного из оксидов ксенона — способен детонировать от собственного веса, если его масса превышает 20 мг.

Сварка взрывом дает такую картину шва на срезе. Хорошо видна волно-
образная структура, образованная стоячей ударной волной в деталях.

Чувствительность к детонации выделяют в особый термин — восприимчивость , то есть способность заряда взрывчатого вещества к взрыву при воздействии на него факторов взрыва другого заряда. Чаще всего восприимчивость выражают в массе фульмината ртути, необходимой для гарантированного подрыва заряда. К примеру, для тринитротолуола восприимчивость равна 0,15 г.

Есть еще одно весьма важное понятие, связанное с взрывчатыми веществами, — критический диаметр . Это наименьший диаметр цилиндрического заряда, при котором возможно распространение процесса детонации.

Если диаметр заряда меньше критического, то детонация либо не возникает вообще, либо затухает по мере продвижения ее фронта вдоль цилиндра. Следует отметить, что скорость детонации определенного взрывчатого вещества далеко не постоянна — с увеличением диаметра заряда она возрастает до значения, характерного для данного взрывчатого вещества и его физического состояния. Диаметр заряда, при котором скорость детонации становится постоянной, называется предельным диаметром .

Критический диаметр детонации обычно определяют путем подрыва модельных зарядов длиной не менее пяти диаметров заряда. Для бризантных взрывчаток он обычно составляет несколько миллиметров.

Боеприпасы объемного взрыва

Человечество познакомилось с объемным взрывом задолго до создания первого взрывчатого вещества. Мучная пыль на мельницах, угольная пыль в шахтах, микроскопические растительные волокна в воздухе мануфактур — это горючие аэрозоли, при определенных условиях способные к детонации. Достаточно было одной искры — и огромные помещения рассыпались как карточные домики от чудовищного взрыва практически невидимой глазом пыли.

Объемный взрыв внутри автомобиля приводит к таким последствиям.

Такое явление рано или поздно должно было привлечь внимание военных — и, конечно же, привлекло. Существует вид боеприпасов, который использует распыление горючего вещества в виде аэрозоля и подрыв полученного газового облака — боеприпасы объемного взрыва (иногда называемые термобарическими боеприпасами).

Принцип действия объемно-детонирующей авиабомбы состоит в двухступенчатом подрыве — сначала один заряд взрывчатки распыляет горючее вещество в воздухе, затем второй заряд детонирует образовавшуюся топливно-воздушную смесь.

У объемного взрыва есть немаловажная особенность, отличающая его от детонации сосредоточенного заряда, — взрыв топливо-воздушной смеси имеет гораздо больший фугасный эффект, чем у классического заряда той же массы. Более того, при увеличении размеров облака фугасность возрастает нелинейно. Объемно-детонирующие авиабомбы большого калибра могут создать взрыв, сравнимый по энергетике с тактическим ядерным зарядом малой мощности.

Основной поражающий фактор объемного взрыва — это ударная волна, поскольку бризантное действие здесь неотличимо от нуля.

Сведения о термобарических боеприпасах, искаженные до неузнаваемости безграмотными журналистами, приводят знающего человека в праведную ярость, а несведущего — в панический ужас. Фантазерам от журналистики мало того, что авиабомбу объемной детонации они обозвали нелепым термином «вакуумная бомба». Они следуют указаниям Йозефа Геббельса и нагромождают настолько дикую чушь, что некоторые в нее верят.

Испытание термобарического взрывного устройства. Похоже, до боевого образца ему еще очень далеко.

«...Принцип действия этого ужасного оружия, приближающегося по мощности к ядерной бомбе, основан на своего рода взрыве наоборот. При взрыве этой бомбы происходит мгновенное сжигание кислорода, образуется глубокий вакуум, более глубокий, чем в открытом космосе. Все окружающие предметы, люди, машины, животные, деревья мгновенно втягиваются в эпицентр взрыва и, сталкиваясь, превращаются в порошок...»

Согласитесь, одно только «сжигание кислорода» явно свидетельствует о «трех классах и двух коридорах». А «вакуум, более глубокий, чем в открытом космосе» недвусмысленно намекает на то, что автор этой писанины не подозревает о наличии в воздухе 78% азота, совершенно непригодного для «сжигания». Вот разве что безудержная фантазия, сыплющая в эпицентр (sic!) людей, животных и деревья, вызывает невольное восхищение.

Классификация взрывчатых веществ

— Все — взрывчатое вещество... стоит только как следует взяться.

Карел Чапек, «Кракатит»

Да, это тоже взрыв-чатые вещества. Но мы их обсуждать не будем, а просто полюбуемся.

Химия и технология взрывчатых веществ до сегодняшнего дня считается областью знаний с жестко ограниченным доступом к информации. Такое положение вещей неизбежно приводит к множеству самых разнообразных формулировок и определений. И именно по этой причине специальная комиссия ООН приняла в 2003 году «Систему классификации и маркировки химической продукции», согласованную на глобальном уровне. Ниже приведено определение взрывчатых веществ, взятое из этого документа.

Взрывчатое вещество (или смесь) — твердое или жидкое вещество (или смесь веществ), которое само по себе способно к химической реакции с выделением газов при такой температуре и таком давлении и с такой скоростью, что это вызывает повреждение окружающих предметов. Пиротехнические вещества включаются в эту категорию даже в том случае, если они не выделяют газов.

Пиротехническое вещество (или смесь) — вещество или смесь веществ, которые предназначены для производства эффекта в виде тепла, огня, звука или дыма или их комбинации в результате самоподдерживающихся экзотермических химических реакций, протекающих без детонации.

Таким образом, в категорию взрывчатых веществ по традиции включаются и всевозможные пороховые составы, способные к горению без доступа воздуха. Более того, к этой же категории относятся те самые петарды, которыми так любит радовать себя народ в новогоднюю ночь. Но ниже мы поговорим о «настоящих» взрывчатках, без которых не мыслят своего существования военные, строители и горняки.

Взрывчатые вещества классифицируются по нескольким принципам — состав, физическое состояние, форма работы взрыва, область применения.

Состав

Существуют два больших класса взрывчатых веществ — индивидуальные и композитные.

Индивидуальные представляют собой химические соединения, способные к внутримолекулярному окислению. При этом молекула вовсе не должна содержать в своем составе кислород — достаточно, чтобы одна часть молекулы передала электрон другой ее части с положительным тепловым выходом.

Энергетически молекулу такого взрывчатого вещества можно представить как шарик, лежащий в углублении на вершине горы. Он будет спокойно лежать до передачи ему некоторого сравнительно небольшого импульса, после чего скатится по склону горы, выделив при этом энергию, значительно превышающую затраченную.

Фунт тротила в заводской упаковке и аммоналовый заряд массой 20 килограмм.

К индивидуальным взрывчатым веществам относятся тринитротолуол (он же тротил, тол, ТНТ), гексоген, нитроглицерин, фульминат ртути (гремучая ртуть), азид свинца.

Композитные состоят из двух и более веществ, не связанных между собой химически. Иногда компоненты таких взрывчаток сами по себе не являются способными к детонации, а проявляют эти свойства при реакции между собой (обычно речь идет о смеси окислителя и восстановителя). Характерный пример такого двухсоставного композита — оксиликвит (пористое горючее вещество, пропитанное жидким кислородом).

Композиты могут состоять и из смеси индивидуальных взрывчатых веществ с добавками, регулирующими чувствительность, фугасность и бризантность. Такие добавки могут как ослаблять взрывные характеристики композитов (парафин, церезин, тальк, дифениламин), так и усиливать их (порошки различных химически активных металлов — алюминия, магния, циркония). Кроме того, существуют стабилизирующие добавки, увеличивающие срок хранения готовых взрывных зарядов, и кондиционные, доводящие взрывчатое вещество до требуемого физического состояния.

В связи с развитием и распространением мирового терроризма ужесточились требования к контролю над взрывчатыми веществами. В состав современных взрывчаток в обязательном порядке вводятся химические маркеры, обнаруживаемые в продуктах взрыва и однозначно указывающие на производителя, а также пахучие вещества, помогающие в обнаружении взрывных зарядов служебными собаками и приборами газовой хроматографии.

Физическое состояние

Американская бомба BLU-82/B содержит 5700 кг аммонала. Это одна из самых мощных неядерных бомб.

Эта классификация весьма обширна. Она включает в себя не только три состояния вещества (газ, жидкость, твердое тело), но и всевозможные дисперсные системы (гели, суспензии, эмульсии). Типичный представитель жидких взрывчатых веществ — нитроглицерин — при растворении в нем нитроцеллюлозы превращается в гель, известный как «гремучий студень», а при смешивании этого геля с твердым абсорбентом образуется твердый динамит.

Так называемые «гремучие газы», то есть смеси водорода с кислородом или хлором, практически не используются ни в промышленности, ни в военном деле. Они крайне нестабильны, обладают исключительно высокой чувствительностью и не позволяют производить точное взрывное воздействие. Существуют, однако, так называемые боеприпасы объемного взрыва, к которым военные проявляют большой интерес. Они не попадают в категорию газообразных взрывчатых веществ, но достаточно близки к ней.

Большинство современных промышленных составов — водные суспензии композитов, состоящих из аммиачной селитры и горючих компонентов. Такие составы очень удобны для транспортировки к месту проведения взрывных работ и заливки в шпуры. А широко распространенные составы Шпренгеля хранятся раздельно и готовятся непосредственно на месте применения в необходимом количестве.

Взрывчатые вещества военного применения, как правило, твердые. Всемирно известный тринитротолуол плавится без разложения и потому позволяет создавать монолитные заряды. А не менее известные гексоген и ТЭН при плавлении разлагаются (иногда с взрывом), поэтому заряды из таких взрывчатых веществ формируются прессованием кристаллической массы во влажном состоянии с последующим высушиванием. Аммониты и аммоналы, используемые при снаряжении боеприпасов, обычно гранулируют для облегчения засыпки.

Форма работы взрыва

Очищенная гремучая ртуть чем-то напоминает мартовские сугробы.

Для обеспечения безопасности хранения и применения промышленные и боевые заряды должны формироваться из малочувствительных взрывчатых веществ — чем ниже их чувствительность, тем лучше. А для подрыва этих зарядов используются заряды, достаточно небольшие для того, чтобы их самопроизвольный подрыв при хранении не нанес значительного ущерба. Типичный пример такого подхода — наступательная граната РГД-5 с запалом УЗРГМ.

Инициирующими называют индивидуальные или смесевые взрывчатые вещества, имеющие высокую чувствительность к простым воздействиям (удар, трение, нагрев). От таких веществ требуется выделение энергии, достаточное для запуска детонационного процесса бризантных взрывчаток — то есть высокая инициирующая способность. Кроме того, они должны обладать хорошей сыпучестью и прессуемостью, химической стойкостью, совместимостью с вторичными взрывчатыми веществами.

Инициирующие взрывчатые вещества используются в специальной конструкции — так называемых капсюлях-детонаторах и капсюлях-воспламенителях. Они есть везде, где нужно произвести взрыв. И они не подлежат делению на «военные» и «гражданские» — способ использования бризантной взрывчатки не играет здесь решительно никакой роли.

Это интересно: производные тетразола применяются в автомобильных подушках безопасности как источник взрывного выделения газообразного азота. Как видите, взрыв может не только убить, но и спасти жизнь.

Вот так — чешуйками — выглядел тринитротолуол, полученный
Генрихом Кастом.

В качестве примеров инициирующих взрывчатых веществ можно привести гремучую ртуть, азид свинца и тринитрорезорцинат свинца. Однако в настоящее время активно ищутся и внедряются инициирующие взрывчатые вещества, не содержащие тяжелых металлов. В качестве экологически безопасных рекомендованы составы на основе нитротетразола в комплексе с железом. А аммиачные комплексы перхлората кобальта с производными тетразола детонируют от лазерного луча, подводимого по оптоволокну. Такая технология исключает случайную детонацию при накоплении статического заряда и существенно повышает безопасность проведения взрывных работ.

Бризантные взрывчатые вещества, как уже было сказано, отличаются низкой чувствительностью. В качестве индивидуальных и смесевых составов широко используются различные нитросоединения. Кроме привычного и известного всем тротила можно вспомнить нитроамины (тетрил, гексоген, октоген), сложные эфиры азотной кислоты (нитроглицерин, нитрогликоль), нитраты целлюлозы.

Это интересно: отслужив верой и правдой взрывникам всех мастей сто лет, тринитротолуол сдает позиции. Во всяком случае, в США при выполнении взрывных работ он не используется с 1990 года. Причина кроется во все тех же экологических соображениях — продукты взрыва тротила очень токсичны.

Бризантные взрывчатые вещества используют для снаряжения артиллерийских снарядов, авиабомб, торпед, боевых частей ракет различных классов, ручных гранат — словом, военное применение их необозримо.

Следует вспомнить и о ядерном оружии, где для перевода сборки в надкритическое состояние используется химический взрыв. Однако здесь слово «бризантные» следует употреблять с осторожностью — от имплозионных линз требуется как раз малая бризантность при большой фугасности, чтобы сборку сжало, а не раздробило взрывом. Для этой цели используется боратол (смесь тротила с нитратом бария) — состав с большим газовыделением, но невысокой скоростью детонации.

Мемориал Crazy Horse, воз-
водимый в Южной Дакоте и посвященный индейскому вождю Неистовому Коню, высечен из цельной скалы
при помощи взрывчатки.

Неофициальное название авиа-
бомбы GBU-43/B — Mother Of All Bombs. На момент создания она была крупнейшей неядерной бомбой в мире и содержала 8.5 тонны взрывчатки.

Это интересно: мемориал Crazy Horse, возводимый в штате Южная Дакота в честь легендарного военного вождя индейского племени оглала, изготавливается с помощью взрывчатых веществ.

Бризантные заряды используются в ракетно-космической технике для разделения конструкционных элементов ракет-носителей и космических аппаратов, выброса и отстрела парашютов, аварийного выключения двигателей. Авиационная автоматика тоже не обошла их вниманием — отстрел фонаря кабины истребителя перед катапультированием производится малыми бризантными зарядами. А в вертолете Ми-28 такие заряды выполняют сразу три функции при аварийном покидании вертолета — отстрел лопастей, сброс дверей кабины и надув предохранительных камер, расположенных ниже уровня двери.

Значительное количество бризантных взрывчатых веществ расходуется в горном деле (вскрышные работы, добыча полезных ископаемых), в строительстве (подготовка котлованов, разрушение скальных пород и ликвидируемых строительных конструкций), в промышленности (сварка взрывом, упрочняющая импульсная обработка металлов, штамповка).

Пластит или пластид?

Скажу честно: и та и другая форма «народно-журналистского» названия пластичного взрывчатого компаунда Composition C-4 вызывают у меня примерно те же чувства, что и «эпицентр взрыва вакуумной бомбы».

Впрочем, почему именно С-4? Нет, пластит — это взрывчатка чудовищной разрушительной силы, следы которой непременно находят во взорванных террористами аэропортах, школах и больницах. Ни один уважающий себя террорист даже пальцем не прикоснется к толу или аммоналу — это детские игрушки по сравнению с пластитом, один спичечный коробок которого превращает автомобиль в огненный шар, а килограмм разносит в хлам многоэтажный дом.

Воткнуть детонаторы в мягкие брикеты С-4 — дело нехитрое. Такой и должна быть военная взрывчатка — простой и надежной.

Но что же такое тогда «пластид»? А, так это название той же самой сверхмощной взрывчатки террористов, но написанное человеком, который желает показать, что он «в теме». Дескать, «пластит» пишут малограмотные невежды. И вообще это какой-то глагол третьего лица в настоящем времени. Правильно писать «пластид».

Ну вот, теперь, когда я излил накопившуюся желчь, поговорим серьезно. Ни пластита, ни пластида в понимании взрывчатки не существует. Еще до Второй мировой войны появился целый класс пластичных взрывчатых составов — чаще всего на основе гексогена или октогена. Создавались эти составы для гражданских технических работ. Попробуйте, к примеру, закрепить несколько тротиловых шашек на вертикальной двутавровой балке, которую надо разрушить. И не забудьте, что подорвать их следует синхронно, с точностью до долей миллисекунды. А с пластичными составами все гораздо проще — облепил балку веществом, похожим на твердый пластилин, воткнул в него пару-тройку электродетонаторов по периметру — и дело в шляпе.

Уже потом, когда оказалось что пластичные взрывчатые вещества очень удобны при размещении, ими заинтересовались американские военные и насоздавали себе десятки разных составов. И так уж получилось, что самым популярным из всех оказался именно ничем не выдающийся Composition C-4, разработанный в 1960-х годах для армейских диверсионных нужд. Но он никогда не был «пластитом». И «пластидом» он тоже не был никогда.

История взрывчатки

Да, я выпущу бурю, какой никогда еще не было; отдам кракатит, освобожденную стихию, и разобьется вдребезги лодочка человечества... Погибнут тысячи тысяч. Истреблены будут народы и сметены города; не будет предела тому, у кого оружие в руке и гибель в сердце.

Карел Чапек, «Кракатит»

На протяжении сотен лет с момента изобретения пороха и до 1863 года человечество не имело представления о силе, дремлющей во взрывчатых веществах. Все взрывные работы проводились путем закладки некоторого количества пороха, поджигаемого затем с помощью фитиля. При значительном фугасном эффекте такого взрыва его бризантность практически равнялась нулю.

Вплоть до конца Первой мировой войны сущест-
вовали пороховые бом-
бы — громкие и нелепые.

Артиллерийские снаряды и бомбы, снаряженные порохом, имели ничтожное осколочное действие. При сравнительно медленном нарастании давления пороховых газов чугунные и стальные корпуса разрушались по двум-трем линиям наименьшей прочности, давая очень малое количество очень крупных осколков. Вероятность поражения живой силы противника такими осколками была настолько малой, что пороховые бомбы обеспечивали в основном деморализующий эффект.

Гримасы судьбы

Открытие химического вещества и открытие его взрывчатых свойств зачастую происходили в разное время. Собственно говоря, начало истории взрывчатых веществ могло быть положено в 1832 году, когда французский химик Анри Браконно получил продукт полного нитрования целлюлозы — пироксилин. Однако изучением его свойств никто не занялся, да и способов инициировать детонацию пироксилина тогда не существовало.

Если заглянуть в прошлое еще дальше, обнаружится, что одно из самых распространенных взрывчатых веществ — пикриновая кислота — было получено в 1771 году. Но в то время не существовало даже теоретической возможности осуществить ее детонацию — гремучая ртуть появилась лишь в 1799 году, а до первого применения гремучей ртути в капсюлях-воспламенителях оставалось больше тридцати лет.

Начало в жидком виде

История современных взрывчатых веществ начинается в 1846 году, когда итальянский ученый Асканио Собреро впервые получил нитроглицерин — сложный эфир глицерина и азотной кислоты. Собреро достаточно быстро обнаружил взрывчатые свойства бесцветной вязкой жидкости и потому поначалу назвал полученное соединение пироглицерином.

Альфред Нобель — человек, создавший динамит.

Трехмерная модель молекулы нитроглицерина.

По современным представлениям нитроглицерин — весьма посредственная взрывчатка. В жидком состоянии он слишком чувствителен к удару и нагреву, а в твердом (охлажденном до 13°С) — к трению. Фугасность и бризантность нитроглицерина сильно зависят от способа инициирования, а при использовании слабого детонатора мощность взрыва сравнительно невелика. Но тогда это было прорывом — мир еще не знал подобных веществ.

Практическое использование нитроглицерина началось лишь спустя семнадцать лет. В 1863 году шведский инженер Альфред Нобель конструирует пороховой капсюль-воспламенитель, позволяющий использовать нитроглицерин в горном деле. Спустя еще два года, в 1865 году, Нобель создает первый полноценный капсюль-детонатор, содержащий фульминат ртути. При помощи такого детонатора можно инициировать практически любое бризантное взрывчатое вещество и вызвать полноценный взрыв.

В 1867 году появляется первая взрывчатка, пригодная для безопасного хранения и транспортировки, — динамит. Девять лет потребовалось Нобелю на то, чтобы довести технологию производства динамита до совершенства — в 1876 году был запатентован раствор нитроцеллюлозы в нитроглицерине (или «гремучий студень»), который до сегодняшнего дня считается одним из самых мощных взрывчатых веществ бризантного действия. Именно из этого состава готовился знаменитый динамит Нобеля.

Выдающийся химик и инженер Альфред Нобель, фактически изменивший лицо мира и давший реальный толчок развитию современной военной и, косвенно, космической технике скончался в 1896 году, прожив 63 года. Имея слабое здоровье, он так увлекался работой, что часто забывал поесть. На каждом из его заводов строилась лаборатория, чтобы неожиданно приехавший хозяин мог продолжить эксперименты без малейшей задержки. Он был и генеральным директором своих заводов, и главным бухгалтером, и главным инженером и технологом, и секретарем. Жажда познания была основной чертой его характера: «Вещи, над которыми я работаю, действительно чудовищны, но они так интересны, так совершенны технически, что становятся привлекательными вдвойне».

Взрывчатый краситель

В 1868 году британскому химику Фредерику-Августу Абелю после шестилетних исследований удалось получить прессованный пироксилин. Однако в отношении тринитрофенола (пикриновой кислоты) Абелю была отведена роль «авторитетного тормоза». Еще с начала XIX века были известны взрывчатые свойства солей пикриновой кислоты, но о том, что сама пикриновая кислота способна к взрыву, никто не догадывался до 1873 года. Пикриновая кислота на протяжении века использовалась как краситель. В те времена, когда началось оживленное испытание взрывчатых свойств разных веществ, Абель несколько раз авторитетно заявлял о том, что тринитрофенол абсолютно инертен.

Трехмерная модель молекулы тринитрофенола.

Герман Шпренгель был немцем по происхожде-
нию, но жил и работал в Великобритании. Именно он дал французам воз-
можность заработать денег на секретном мелините.

В 1873 году немец Герман Шпренгель, создавший целый класс взрывчатых веществ, убедительно показал способность тринитрофенола к детонации, но тут возникла другая сложность — прессованный кристаллический тринитрофенол оказался очень капризным и непредсказуемым — то не взрывался, когда надо, то взрывался, когда не надо.

Пикриновая кислота предстала перед французской Комиссией по взрывчатым веществам. Было установлено, что она — мощнейшее бризантное вещество, уступающее разве только нитроглицерину, но ее слегка подводит кислородный баланс. Также выяснили, что сама пикриновая кислота обладает низкой чувствительностью, а детонируют ее соли, образующиеся при длительном хранении. 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 плавленая пикриновая кислота неузнаваемо меняет свои свойства по сравнению с прессованной кристаллической массой и совершенно теряет свою опасную чувствительность.

Это интересно: позже выяснилось, что сплавлением решаются проблемы с детонацией у сходной с тринитрофенолом взрывчатки — тринитротолуола.

Такие исследования, разумеется, были строго засекречены. И в восьмидесятые годы XIX века, когда французы стали выпускать новое взрывчатое вещество под названием «мелинит», Россия, Германия, Великобритания и США проявили к нему огромный интерес. Ведь фугасное действие боеприпасов, снаряженных мелинитом, выглядит внушительным и в наши дни. Активно заработали разведки, и спустя недолгое время тайна мелинита стала секретом Полишинеля.

В 1890 году Д. И. Менделеев писал 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» .

Разбудить демона

Как ни забавно, у «родственника» пикриновой кислоты — тринитротолуола — судьба оказалась сходной. Впервые он был получен немецким химиком Вильбрандом еще в 1863 году, но лишь в начале XX века нашел применение в качестве взрывчатого вещества, когда за его исследование взялся немецкий инженер Генрих Каст. В первую очередь он обратил внимание на технологию синтеза тринитротолуола — она не содержала опасных по взрыву этапов. Уже одно это было колоссальным преимуществом. Еще свежи были в памяти европейцев многочисленные ужасающие взрывы фабрик, производивших нитроглицерин.

Трехмерная модель молекулы тринитротолуола.

Еще одним немаловажным достоинством была химическая инертность тринитротолуола — реакционная способность и гигроскопичность пикриновой кислоты изрядно досаждали конструкторам артиллерийских снарядов.

Полученные Кастом желтоватые чешуйки тринитротолуола проявили удивительно мирный нрав — настолько мирный, что многие сомневались в его способности к детонации. Сильные удары молотком плющили чешуйки, в огне тринитротолуол взрывался не лучше, чем березовые дрова, а горел гораздо хуже. Доходило до того, что в мешки с тринитротолуолом пытались стрелять из винтовок. Результатом были лишь облачка желтой пыли.

Но способ разбудить дремлющего демона был найден — впервые это произошло при подрыве мелинитовой шашки вплотную к массе тринитротолуола. А затем выяснилось, что если его сплавить в монолитный блок, то надежная детонация обеспечивается стандартным капсюлем-детонатором Нобеля №8. В остальном плавленый тринитротолуол оказался таким же флегматиком, как и до плавления. Его можно пилить, сверлить, прессовать, размалывать — словом, делать что заблагорассудится. Температура плавления 80°С чрезвычайно удобна с технологической точки зрения — на жаре не потечет, но и особых затрат на плавление не требует. Расплавленный тринитротолуол весьма текуч, его можно запросто заливать в корпуса снарядов и бомб через отверстие взрывателя. В общем, воплощенная мечта военных.

Под руководством Каста в 1905 году Германия получила первые сто тонн новой взрывчатки. Как и в случае с французским мелинитом, она была строго засекречена и носила ничего не значащее название «тротил». Но спустя всего лишь год стараниями российского офицера В. И. Рдултовского тайна тротила была раскрыта, и его стали изготавливать в России.

Из воздуха и воды

Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры были запатентованы в 1867 году, но по причине высокой гигроскопичности долго не применялись. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после развития производства минеральных удобрений, когда были найдены эффективные способы предотвращения слеживаемости селитры.

Большое количество открытых в XIX веке взрывчатых веществ, содержащих азот (мелинит, тротил, нитроманнит, пентрит, гексоген), требовало большого количества азотной кислоты. Это подвигло немецких химиков на разработку технологии связывания атмосферного азота, что, в свою очередь, дало возможность получать взрывчатку без участия минеральных и ископаемых видов сырья.

Снос обветшавшего моста при помощи бризантных зарядов. Такая работа — это искусство предвидения последствий.

Вот так взрываются шесть тонн аммонала.

Аммиачная селитра, служащая основой взрывчатых композитов, в буквальном смысле вырабатывается из воздуха и воды по методу Габера (того самого Фрица Габера, который известен как создатель химического оружия). Взрывчатые вещества на основе аммиачной селитры (аммониты и аммоналы) произвели переворот в промышленном взрывном деле. Они оказались не только очень мощными, но и исключительно дешевыми.

Таким образом, горнодобывающая и строительная промышленность получила дешевую взрывчатку, которая при необходимости может быть с успехом использована и в военном деле.

В середине XX века в США распространились композиты из аммиачной селитры и дизельного топлива, а затем были получены водонаполненные смеси, хорошо подходящие для взрывов в глубоких вертикальных скважинах. В настоящее время список применяемых в мире индивидуальных и композитных взрывчатых веществ насчитывает сотни наименований.

Итак, подведем краткий и, возможно, неутешительный для кого-то итог нашему знакомству с взрывчатыми веществами. Мы с вами познакомились с терминологией взрывного дела, узнали, какие бывают взрывчатки и где они применяются, немного вспомнили историю. Да, мы ничуть не улучшили своего образования в плане создания взрывчатых веществ и взрывных устройств. И это, скажу я вам, к лучшему. Будьте счастливы при малейшей возможности.

Рукой ребенка

Военный инженер Джон Ньютон.

Ярким примером работ, которые были бы невозможными без взрывчатых веществ, можно считать разрушение скалистого рифа Флад Рок в Воротах Ада — узком участке пролива Ист-Ривер около Нью-Йорка.

На производство этого взрыва было употреблено 136 тонн взрывчатки. На площади 38220 квадратных метра было проложено 6,5 километра галерей, в которых разместили 13280 зарядов (в среднем по 11 килограмм взрывчатки на заряд). Работы производились под руководством ветерана гражданской войны Джона Ньютона.

10 октября 1885 года в 11:13 двенадцатилетняя дочь Ньютона подала электрический ток на детонаторы. Вода поднялась кипящей массой на площади 100 тысяч квадратных метров, было отмечено три последовательных подземных толчка в течение 45 секунд. Шум от взрыва продолжался около минуты и был слышен на расстоянии пятнадцати километров. Благодаря этому взрыву путь к Нью-Йорку из Атлантического океана сократился более чем на двенадцать часов.

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА – это вещества или их смеси, способные под влиянием внешнего воздействия (нагревание, удар, трение, взрыв другого вещества) очень быстро разлагаться с выделением газов и большого количества теплоты.

Взрывчатые смеси существовали задолго до появления на Земле человека. Небольшой (1–2 см в длину) оранжево-синий жук-бомбардир Branchynus explodans защищается от нападений весьма остроумным способом. В небольшом мешке в его теле накапливается концентрированный раствор пероксида водорода . В нужный момент этот раствор быстро смешивается с ферментом каталазой. Протекающую при этом реакцию наблюдал каждый, кто обрабатывал порезанный палец аптечным 3%-ным раствором перекиси: раствор буквально вскипает, выделяя пузырьки кислорода. Одновременно смесь нагревается (тепловой эффект реакции 2Н 2 О 2 ® 2Н 2 О + О 2 составляет 190 кДж/моль). У жука одновременно с этой идет еще одна реакция, катализируемая ферментом пероксидазой: окисление гидрохинона пероксидом водорода до бензохинона (тепловой эффект этой реакции – более 200 кДж/моль). Выделяющегося тепла достаточно, чтобы нагреть раствор до 100° С и даже частично испарить его. Реакция у жука идет настолько быстро, что едкая смесь, разогретая до высокой температуры, выстреливается с громким звуком во врага. Если струя, масса которой всего полграмма, попадет на кожу человека, она вызовет небольшой ожог.

«Изобретенный» жуком принцип типичен для взрывчатых веществ химической природы, в которых энергия выделяется за счет образования прочных химических связей. В ядерном оружии энергия выделяется за счет деления или слияния атомных ядер. Взрыв – это очень быстрое выделение энергии в ограниченном объеме. В этом случае происходит мгновенный нагрев и расширение воздуха, начинает распространяться ударная волна, приводящая к большим разрушениям. Если взорвать динамит (без стальной оболочки) на Луне, где нет воздуха, разрушительные последствия будут неизмеримо меньше, чем на Земле. О необходимости же для взрыва очень быстрого выделения энергии свидетельствует такой факт. Хорошо известно, что смесь водорода с хлором взрывается, если ее выставить на прямой солнечный свет или если поднести к колбе горящий магний – об этом написано даже в школьных учебниках, но если свет будет не таким ярким, реакция пройдет совершенно спокойно, в ней выделится та же энергия, но не за сотую долю секунды, а за несколько часов и в результате теплота просто рассеется в окружающем воздухе.

При протекании любой экзотермической реакции выделяющаяся тепловая энергия нагревает не только окружающую среду, но и сами реагенты. Это приводит к увеличению скорости реакции, что, в свою очередь, ускоряет выделение тепла и это еще больше повышает температуру. Если отвод теплоты в окружающее пространство не будет успевать за ее выделением, то в результате реакция может, как говорят химики, «пойти вразнос» – смесь вскипит и выплеснется из реакционного сосуда или даже взорвется, если выделяющиеся газы и пары не найдут быстрого выхода из сосуда. Это – так называемый тепловой взрыв. Поэтому при проведении экзотермических реакций химики тщательно следят за температурой, понижая ее в случае необходимости добавлением в колбу кусочков льда или помещая сосуд в охлаждающую смесь. Особенно важно уметь рассчитывать скорость тепловыделения и теплоотвода для промышленных реакторов.

Очень быстро выделяется энергии в случае детонации. Это слово (оно происходит от латинского detonare – прогреметь) означает химическое превращение взрывчатого вещества, которое сопровождается выделением энергии и распространением волны по веществу со сверхзвуковой скоростью. Химическая реакция возбуждается интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Давление во фронте ударной волны составляет десятки тысяч мегапаскалей (сотни тысяч атмосфер), чем и объясняется огромное разрушающее действие подобных процессов. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Детонация возникает во многих соединениях и их смесях. Например, тетранитрометан C(NO 2) 4 – тяжелая бесцветная жидкость с резким запахом – перегоняется без взрыва, однако смеси его со многими органическими соединениями детонируют с огромной силой. Так, во время лекции в одном из Германских вузов в 1919 году погибло много студентов из-за взрыва горелки, с помощью которой демонстрировалось горение смеси тетранитрометана с толуолом. Оказалось, что лаборант, готовя смесь, перепутал массовые и объемные доли компонентов и при плотностях реагентов 1,64 и 0,87 г/см3 это вызвало почти двукратное изменение состава смеси, что и привело к трагедии.

Какие же вещества способны взрываться? Прежде всего это так называемые эндотермические соединения, то есть соединения, образование которых из простых веществ сопровождается не выделением, а поглощением энергии. К таким веществам относятся, в частности, ацетилен , озон, оксиды хлора , пероксиды. Так, образование 1 моля С 2 Н 2 из элементов сопровождается затратой 227 кДж. Это означает, что ацетилен должен считаться потенциально нестабильным соединением, так как реакция его распада на простые вещества С 2 Н 2 ® 2С + Н 2 сопровождается выделением очень большой энергии. Именно поэтому, в отличие от многих других газов, ацетилен никогда не закачивают в баллоны под большим давлением – это может привести к взрыву (в баллонах с ацетиленом этот газ растворен в ацетоне, которым пропитан пористый носитель).

Со взрывом разлагаются ацетилениды тяжелых металлов – серебра, меди. Очень опасен по той же причине и чистый озон, при распаде 1 моль которого выделяется 142 кДж энергии. Однако многие потенциально нестабильные соединения на практике могут оказаться довольно устойчивыми. Пример – этилен, причина стабильности которого – очень малая скорость разложения на простые вещества.

Исторически первым взрывчатым веществом, изобретенным людьми, был черный (он же дымный) порох – смесь тонко растертых серы, древесного угля и нитрата калия – калийной селитры (натриевая не годится, так как она гигроскопична, то есть отсыревает на воздухе). Это изобретение за прошедшие века унесло миллионы человеческих жизней. Однако изобрели порох, оказывается, для других целей: древние китайцы более двух тысячелетий назад с помощью пороха устраивали фейерверки. Состав китайского пороха позволял ему гореть, но не взрываться.

Древние греки и римляне не имели селитры, поэтому и пороха у них быть не могло. Приблизительно в 5 в. селитра попала из Индии и Китая в Византию – столицу греческой империи. В Византии открыли, что смесь селитря с горючими веществами горит очень интенсивно и потушить ее невозможно. Почему так происходит, стало известно намного позже – таким смесям не нужен для горения воздух: селитра сама является источником кислорода). Содержащие селитру горючие смеси под названием «греческий огонь» стали использоваться в военном деле. С их помощью в 670 и 718 были сожжены корабли арабского флота, осаждавшего Константинополь. В 10 в. Византия отразила с помощью греческого огня нашествие болгар.

Прошли столетия, и в средневековой Европе порох изобрели заново. Произошло это в 13 в. И кто был изобретателем, неизвестно. По одной из легенд, монах из Фрайбурга Бертольд Шварц растирал в тяжелой металлической ступке смесь серы, древесного угля и селитры. Случайно в ступку упал железный шар. Раздался ужасный грохот, из ступки повалил едкий дым, а в потолке образовалась дыра – ее пробил шар, вылетевший с огромной скоростью из ступки. Стало понятным, какая огромная сила таится в черном порошке (само слово «порох» произошло от древнерусского «прах» – пыль, порошок). В 1242 порох описал английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон . Порох стали использовать в военном деле. В 1300 была отлита первая пушка, вскоре появились и первые ружья. Первый пороховой завод в Европе был построен в Баварии в 1340. В 14 в. огнестрельное оружие начали применять и на Руси: с его помощью москвичи в 1382 обороняли свой город от войск татарского хана Тохтамыша.

Изобретение пороха оказало огромное влияние на мировую историю. С помощью огнестрельного оружия были завоеваны моря и континенты, разрушены цивилизации, уничтожены или покорены целые народы. Но были у открытия пороха и положительные моменты. Облегчилась охота на диких зверей. В 1627 в Банска-Штьявице на территории современной Словакии порох впервые использовали в горном деле – для разрушения породы в шахте. Благодаря пороху появилась специальная наука о расчете движения ядер – баллистика. Стали совершенствоваться методы литья металлов для пушек, изобретались и испытывались новые прочные сплавы. Разрабатывались также новые способы получения пороха – и прежде всего селитры

Во всем мире росло число пороховых заводов. На них изготовляли многие сорта черного пороха – для мин, пушек, ружей, в том числе и охотничьих. Исследования показали, что порох обладает способностью очень быстро сгорать. Горение наиболее распространенного порохового состава приблизительно описывается уравнением 2KNO 3 + S + 3C ® K 2 S + 3CO 2 + N 2 (помимо сульфида образуется также сульфат калия K 2 SO 4). Конкретный состав продуктов зависит от давления при горении. Д.И.Менделеев , изучавший этот вопрос, указывал на существенное различие в составе твердого остатка при холостом и боевом выстрелах.

В любом случае при горении пороха выделяется большое количество газов. Если порох насыпать на землю и поджечь, он не взорвется, а просто быстро сгорит, но если он горит в замкнутом пространстве, например, в патроне ружья, то выделяющиеся газы с силой выталкивают пулю из патрона, и она с большой скоростью вылетает из дула. В 1893 на всемирной выставке в Чикаго немецкий промышленник Крупп показал орудие, которое заряжалось 115 кг черного пороха, его снаряд массой 115 кг в течение 71 секунды пролетал более 20 км, достигая в высшей точке высоты 6,5 км

Частички твердых веществ, образующиеся при горении черного пороха, создают черный дым, поля сражений иногда так окутывало дымом, что он застилал солнечный свет (в романе Война и мир описано, как дым затруднял командирам управлять ходом сражений). Твердые частички, образующиеся при горении черного пороха, загрязняют канал огнестрельного оружия, поэтому дуло ружья или пушки нужно было регулярно чистить.

К концу 19 в. черный порох практически исчерпал свои возможности. Химикам было известно множество взрывчатых веществ, но для стрельбы они не годились: их дробящая (бризантная) сила была такова, что ствол разлетелся бы на куски еще до вылета из него снаряда или пули. Таким свойством обладают, например, азид свинца Pb(N 3) 2 , гремучая ртуть Hg(CNO) 2 – соль гремучей (фульминовой) кислоты. Эти вещества легко взрываются при трении и ударе, они используются для снаряжения капсюлей и служат для воспламенения пороха.

В 1884 французский инженер Поль Вьель изобрел новый вид пороха – пироксилиновый. Пироксилин был получен еще в 1846 при нитровании целлюлозы (клетчатки), но долго не могли выработать технологию получения стойкого и безопасного в обращении пороха. Вьель, растворив пироксилин в смеси спирта и эфира, получил тестообразную массу, которая после прессования и сушки дала прекрасный порох. Зажженный на воздухе, он спокойно сгорал, а в патроне или гильзе снаряда взрывался с большой силой от детонатора. По мощности новый порох намного превосходил черный, а при горении не давал дыма, поэтому его назвали бездымным. Этот порох позволил уменьшить калибр (внутренний диаметр) ружей и пистолетов и таким образом повысить не только дальность, но и точность стрельбы. В 1889 появился еще более мощный бездымный порох – нитроглицериновый. Много сделал для усовершенствования бездымного пороха великий русский химик Д.И.Менделеев. Вот что он сам писал об этом:

«Черный дымный порох нашли китайцы и монахи – чуть не случайно, ощупью, механическим смешением, в научной темноте. Бездымный порох открыт при полном свете современных химических познаний. Он составит новую эпоху военного дела не потому, что не дает дыму, глаза застилающего, а потому преимущественно, что при меньшем весе дает возможность сообщать пулям и всяким иным снарядам скорости в 600, 800 и даже 1000 метров в секунду, и в то же время представляет все задатки дальнейшего усовершенствования – при помощи научного исследования невидимых явлений, при его горении совершающихся. Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием. По этой причине, принадлежа к числу ратников русской науки, я на склоне лет и сил не осмелился отказаться от разбора задач бездымного пороха.»

Созданный Менделеевым порох в 1893 успешно прошел испытания: им стреляли из 12-дюймового орудия, и инспектор морской артиллерии адмирал Макаров поздравил ученого с блестящей победой. С помощью бездымного пороха дальность стрельбы была значительно увеличена. Из огромной пушки «Большая Берта» массой 750 тонн немцы обстреливали Париж с расстояния 128 км. Начальная скорость снаряда составляла 2 км/с, а высшая его точка находилась далеко в стратосфере на высоте 40 км. В течение лета 1918 по Парижу было выпущено свыше 300 снарядов, но, конечно, эта стрельба имела только психологическое значение, так как ни о какой точности говорить не приходилось.

Бездымный порох используют не только в огнестрельном оружии, но и в ракетных двигателях (твердое ракетное топливо). В годы Второй мировой войны наша армия успешно применяла реактивные снаряды на твердом топливе – ими стреляли легендарные гвардейские минометы «катюши».

Похожая судьба была и у продукта нитрования фенола – тринитрофенола (пикриновой кислоты). Он был получен еще в 1771 и использовался в качестве желтого красителя. И только в конце 19 в. его стали использовать для снаряжения гранат, мин, снарядов под названием лиддита. Колоссальная разрушительная сила этого вещества, применявшегося в англо-бурской войне, ярко описана Луи Буссенаром в приключенческом романе Капитан Сорви-Голова . А с 1902 для тех же целей стали использовать более безопасный тринитротолуол (тротил, тол). Тол широко используется при взрывных работах в промышленности в виде литых (или прессованных) шашек, поскольку это вещество можно без опасений плавить, нагревая выше 80° С.

Сильнейшими взрывчатыми свойствами обладает очень опасный в обращении нитроглицерин. В 1866 его удалось «приручить» Альфреду Нобелю , который, смешав нитроглицерин с негорючим материалом, получил динамит. Динамитом пользовались для прорытия туннелей, при многих других горных работах. В первый же год его применение при постройке туннелей в Пруссии позволило сэкономить 12 миллионов золотых марок.

Современные взрывчатые вещества должны удовлетворять многим условиям: безопасность в производстве и обращении, выделение большого объема газов, экономичность. Самая дешевая взрывчатка – смесь нитрата аммония с дизельным топливом, ее производство составляет 80% всех взрывчатых веществ. А какое из них самое мощное? Это зависит от критерия мощности. С одной стороны, важна скорость детонации, т.е. скорость распространения волны. С другой – плотность вещества, т.к. чем она выше, тем больше энергии при прочих равных условиях высвобождается в единице объема. Так, для мощнейших нитросоединений оба параметра за 100 с лишним лет были улучшены на 20–25%, что видно из следующей таблицы:

Гексоген (1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан, циклонит), который в последние годы приобрел печальную известность, с добавками парафина или воска, а также в смеси с другими веществами (тротилом, нитратом аммония, алюминием) начали применять в 1940. Он используется для снаряжения боеприпасов, а также входит в состав аммонитов, применяемых при скальных работах.

Наиболее мощная взрывчатка, производящаяся (с 1955) в промышленном масштабе, – октоген (1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазоциклооктан). Октоген довольно устойчив к нагреву, поэтому его используют при взрывных работах в высокотемпературных условиях, например, в глубоких скважинах. Смесь октогена с тротилом (октол) – компонент твердых ракетных топлив. Абсолютный же рекорд держит синтезированный в США в 1990 гексанитроизовюрцитан. Ударная волна при его взрыве распространяется в 30 раз быстрее звука

Илья Леенсон

Терминология

Сложность и разнообразие химии и технологии ВВ, политические и военные противоречия в мире, стремление к засекречиванию любой информации в этой области привели к неустойчивым и разнообразным формулировкам терминов.

Промышленное применение

ВВ широко используются и в промышленности для производства различных взрывных работ . Ежегодный расход ВВ в странах с развитым промышленным производством даже в мирное время составляет сотни тысяч тонн. В военное время расход ВВ резко возрастает. Так, в период 1-й мировой войны в воюющих странах он составил около 5 миллионов тонн, а во 2-й мировой войне превысил 10 миллионов тонн. Ежегодное использование ВВ в США в 1990-х годах составляло около 2 миллионов тонн.

• метательные
  Метательные ВВ (пороха и ракетные топлива) служат источниками энергии для метания тел (снарядов, мин, пуль и т. д.) или движения ракет. Их отличительная особенность - способность к взрывчатому превращению в форме быстрого сгорания, но без детонации.
• пиротехнические
  Пиротехнические составы применяются для получения пиротехнических эффектов (светового, дымового, зажигательного, звукового и т. д.). Основной вид взрывчатых превращений пиротехнических составов - горение.

Метательные ВВ (пороха) применяются в основном в качестве метательных зарядов для различного рода оружия и предназначаются для придания снаряду (торпеде, пуле и т.д.) определенной начальной скорости. Преимущественным видом химического превращения их является быстрое сгорание, вызываемое лучом огня от средств воспламенения. Пороха делятся на две группы:

а) дымные;

б) бездымные.

Представителями первой группы могут служить черные пороха, представляющие собой смесь селитры, серы и угля, например артиллерийский и ружейный пороха, состоящие из 75% калиевой селитры, 10% серы и 15% угля. Температура вспышки дымных порохов равна 290 - 310° С.

Ко второй группе относятся пироксилиновые, нитроглицериновые, дигликолевые и другие пороха. Температура вспышки бездымных порохов равна 180 - 210° С.

Пиротехнические составы (зажигательные, осветительные, сигнальные и трассирующие), применяемые для снаряжения специальных боеприпасов, представляют собой механические смеси из окислителей и горючих веществ. При обычных условиях применения они, сгорая, дают соответствующий пиротехнический эффект (зажигательный, осветительный и т. д.). Многие из этих составов обладают также и взрывчатыми свойствами и при определенных условиях могут детонировать.

По методу приготовления зарядов

• прессованные
• литые (взрывчатые сплавы)
• патронированные

По направлениям применения

• военные
• промышленные

• для горного дела (добыча полезных ископаемых, производство стройматериалов, вскрышные работы)
  Промышленные ВВ для горных работ по условиям безопасного применения подразделяют на

• непредохранительные
• предохранительные

• для строительства (плотин, каналов, котлованов, дорожных выемок и насыпей)
• для сейсморазведки
• для разрушения строительных конструкций
• для обработки материалов (сварка взрывом, упрочнение взрывом, резание взрывом)

• специального назначения (например, средства расстыковки космических аппаратов)
• антисоциального применения (терроризм , хулиганство), при этом часто используются низкокачественные вещества и смеси кустарного изготовления.
• опытно-экспериментальные.

По степени опасности

Существуют различные системы классификации ВВ по степени опасности. Наиболее известны:

• Согласованная на глобальном уровне система классификации опасности и маркировки химической

• Классификация по степени опасности в горных работах;

Сама по себе энергия взрывчатого вещества невелика. При взрыве 1 кг тротила выделяется в 6-8 раз меньше энергии, чем при сгорании 1 кг угля, но эта энергия при взрыве выделяется в десятки миллионов раз быстрее, чем при обычных процессах горения. Кроме того, уголь не содержит окислителя.

См. также

Литература

1. Советская военная энциклопедия. М., 1978.
2. Поздняков З. Г., Росси Б. Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. - М.: «Недра», 1977. - 253 c.
3. Fedoroff, Basil T. et al Enciclopedia of Explosives and Related Items, vol.1-7. - Dover, New Jersey: Picatinny Arsenal, 1960-1975.

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• New Wave (серия)
• Рюкер, Руди

Смотреть что такое "Взрывчатые вещества" в других словарях:

Взрывчатые вещества - (a. explosives, blasting agents; н. Sprengstoffe; ф. explosifs; и. explosivos) хим. соединения или смеси веществ, способные в определённых условиях к крайне быстрому (взрывному) саморас пространяющемуся хим. превращению c выделением тепла … Геологическая энциклопедия

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА - (Explosive matter) вещества, которые способны дать явление взрыва в силу химического превращения их в газы или пары. В. В. делятся на метательные пороха, бризантные оказывающие дробящее действие и инициирующие для воспламенения и детонации других … Морской словарь

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА - ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, вещество, которое быстро и резко реагирует на определенные условия, с выделением тепловых, световых, звуковых и ударных волн. Химические взрывчатые вещества по большей части представляют собой соединения с высоким содержанием … Научно-технический энциклопедический словарь

Большую часть истории человек использовал для уничтожения себе подобных всевозможные виды холодного оружия, начиная от незамысловатого каменного топора, и заканчивая весьма продвинутыми и сложными в изготовлении металлическими орудиями. Примерно в XI–XII столетии в Европы начали применять пушки, и тем самым человечество познакомилось с важнейшим взрывчатым веществом – черным порохом.

Это был поворотный момент в военной истории, хотя понадобилось еще примерно восемь столетий, чтобы огнестрельное оружие полностью вытеснило с полей сражений остро наточенную сталь. Параллельно прогрессу пушек и мортир развивались взрывчатые вещества — причем не только порох, но и всевозможных составов для снаряжения артиллерийских снарядов или изготовления фугасов. Разработка новых взрывчатых веществ и взрывных устройств активно продолжается и в наши дни.

Сегодня известны десятки взрывчатых веществ. Помимо военных нужд, взрывчатка активно применяется в горном деле, при строительстве дорог и туннелей. Однако прежде чем говорить об основных группах взрывчатых веществ, следует несколько подробнее упомянуть о процессах, происходящих во время взрыва и понять принцип действия взрывчатых веществ (ВВ).

Взрывчатка: что это такое?

Взрывчатые вещества – это большая группа химических соединений или смесей, которые под воздействием внешних факторов способны к быстрой, самоподдерживающейся и неуправляемой реакции с выделением большого количества энергии. Проще говоря, химический взрыв – это процесс преобразования энергии молекулярных связей в тепловую энергию. Обычно его результатом является большое количество раскаленных газов, которые и выполняют механическую работу (дробление, разрушение, перемещение и др.).

Классификация взрывчатых веществ довольно сложна и запутанна. К ВВ относятся вещества, которые распадаются не только в процессе взрыва (детонации), но и медленного или быстрого горения. К последней группе относятся пороха и различные виды пиротехнических смесей.

Вообще, понятия «детонация» и «дефлаграция» (горение) являются ключевыми для понимания процессов химического взрыва.

Детонацией называют стремительное (сверхзвуковое) распространение фронта сжатия с сопутствующей ему экзотермической реакцией во взрывчатом веществе. В этом случае химические превращения идут настолько бурно и выделяется такое количество тепловой энергии и газообразных продуктов, что в веществе образуется ударная волна. Детонация – это процесс максимально быстрого, можно сказать, лавинообразного вовлечения вещества в реакцию химического взрыва.

Дефлаграция, или горение – это тип окислительно-восстановительной химической реакции, во время которой ее фронт перемещается в веществе за счет обычной теплоотдачи. Подобные реакции хорошо всем известны и часто встречаются в повседневной жизни.

Любопытно, что энергия, выделяемая при взрыве, не так уж и велика. Например, при детонации 1 кг тротила ее выделяется в несколько раз меньше, чем при сгорании 1 кг каменного угля. Однако при взрыве это происходит в миллионы раз быстрее, вся энергия выделяется практически мгновенно.

Следует отметить, что скорость распространения детонации – это важнейшая характеристика взрывчатых веществ. Чем она выше, тем более эффективен заряд взрывчатки.

Чтобы запустить процесс химического взрыва необходимо воздействие внешнего фактора, он может быть нескольких видов:

• механический (накол, удар, трение);
• химический (реакция какого-либо вещества с зарядом взрывчатки);
• внешняя детонация (взрыв в непосредственной близости от ВВ);
• тепловой (пламя, нагревание, искра).

Следует отметить, что разные виды ВВ имеют различную чувствительность к внешним воздействиям.

Некоторые из них (например, черный порох) прекрасно реагируют на тепловое воздействие, но при этом практически не откликается на механическое и химическое. А для подрыва тротила нужно только детонационное воздействие. Гремучая ртуть бурно реагирует на любой внешний раздражитель, а есть некоторые ВВ, которые детонируют вообще безо всякого внешнего воздействия. Практическое использование таких «взрывоопасных» ВВ попросту невозможно.

Основные свойства ВВ

Главными из них являются:

• температура продуктов взрыва;
• теплота взрыва;
• скорость детонации;
• бризантность;
• фугасность.

На последних двух пунктах следует остановиться отдельно. Бризантность ВВ – это его способность разрушать прилегающую к нему среду (горную породу, металл, дерево). Данная характеристика во многом зависит от физического состояния, в котором находится взрывчатка (степень измельчения, плотность, однородность). Бризантность напрямую зависит от скорости детонации взрывчатого вещества — чем она выше, тем лучше ВВ может дробить и разрушать окружающие предметы.

Бризантные взрывчатые вещества обычно используют для снаряжения артиллерийских снарядов, авиабомб, мин, торпед, гранат и других боеприпасов. Этот тип ВВ менее чувствителен к внешним факторам, чтобы подорвать такой заряд взрывчатого вещества необходима внешняя детонация. В зависимости от своей разрушительной силы бризантные взрывчатые вещества делятся на:

• Повышенной мощности: гексоген, тетрил, оксоген;
• Средней мощности: тротил, мелинит, пластид;
• Пониженной мощности: ВВ на основе аммиачной селитры.

Чем выше бризантность ВВ, тем лучше оно разрушит корпус бомбы или снаряда, придаст осколкам большую энергию и создаст более мощную ударную волну.

Не менее важным свойством взрывчатых веществ является его фугасность. Это самая общая характеристика любого ВВ, она показывает насколько та или иная взрывчатка обладает разрушающей способностью. Фугасность напрямую зависит от количества газов, которые образовываются при взрыве. Следует отметить, что бризантность и фугасность, как правило, не связаны между собой.

Фугасность и бризантность определяют то, что мы называем мощностью или силой взрыва. Однако для различных целей необходимо подбирать соответствующие виды ВВ. Бризантность очень важна для снарядов, мин и авиабомб, а вот для горных работ больше подойдет взрывчатка со значительным уровнем фугасности. На практике подбор ВВ гораздо более сложен, и чтобы правильно выбрать взрывчатку, следует учитывать все ее характеристики.

Существует общепринятый способ определения мощности различных взрывчатых веществ. Это так называемый тротиловый эквивалент, когда мощность тротила условно принимается за единицу. Используя этот способ можно высчитать, что мощность 125 гр тротила равна 100 гр гексогена и 150 гр аммонита.

Еще одной важной характеристикой взрывчатых веществ является их чувствительность. Она определяется вероятностью взрыва ВВ при воздействии на него того или иного фактора. От этого параметра зависит безопасность производства и хранение взрывчатых веществ.

Чтобы лучше показать, насколько важна эта характеристика взрывчатого вещества, можно сказать, что американцы разработали специальный стандарт (STANAG 4439) для чувствительности взрывчатых веществ. И на это им пришлось пойти не от хорошей жизни, а после череды тяжелейших несчастных случаев: при подрыве на американской базе ВВС «Бьен-Хо» во Вьетнаме погибли 33 человека, вследствие взрывов на авианосце «Форрестол» были повреждены около 80 самолетов, а также после детонации авиаракет на авианосце «Орискани» (1966 год). Так что хороша не просто мощная взрывчатка, а детонирующая именно в нужный момент — и никогда больше.

Все современные ВВ – это либо химические соединения, либо механические смеси. К первой группе относятся гексоген, тротил, нитроглицерин, пикриновая кислота. Химические взрывчатые вещества, как правило, получают нитрованием различных видов углеводородов, что приводит к введению в их молекулы азота и кислорода. Ко второй группе – аммиачно-селитренные ВВ. В состав взрывчатых веществ подобного типа обычно входят вещества, богатые кислородом и углеродом. Для повышения температуры взрыва в смеси часто добавляют порошки металлов: алюминия, бериллия, магния.

Кроме всех вышеперечисленных свойств, любое взрывчатое вещество должно быть химически стойким и пригодным для длительного хранения. В 80-х годах прошлого века китайцы сумели синтезировать мощнейшую взрывчатку – трициклическую мочевину. Ее мощность превосходила тротил в двадцать раз. Проблема была в том, что через несколько дней после изготовления вещество разлагалось и превращалось в слизь, непригодную для дальнейшего использования.

Классификация взрывчатых веществ

По своим взрывчатым свойствам ВВ делятся на:

1. Инициирующие. Они используются для подрыва (детонации) других взрывчатых веществ. Основными отличиями ВВ этой группы является высокая чувствительность к инициирующим факторам и высокая скорость детонации. К этой группе относятся: гремучая ртуть, диазодинитрофенол, тринитрорезорцинат свинца и другие. Как правило, эти соединения используются в капсюлях-воспламенителях, запальных трубках, капсюлях-детонаторах, пиропатронах, самоликвидаторах;
2. Бризантные взрывчатые вещества. Этот тип ВВ обладает значительным уровнем бризантности и используется в качестве основного заряда для подавляющего большинства боеприпасов. Эти мощные взрывчатые вещества отличаются по своему химическому составу (N-нитрамины, нитраты, другие нитросоединения). Иногда их используют в виде различных смесей. Бризантные взрывчатые вещества также активно используют в горном деле, при прокладке туннелей, проведении других инженерных работ;
3. Метательные взрывчатые вещества. Являются источником энергии для метания снарядов, мин, пуль, гранат, а также для движения ракет. К этому классу взрывчатых веществ относятся пороха и различные виды ракетного топлива;
4. Пиротехнические составы. Используются для снаряжения специальных боеприпасов. При сгорании производят специфический эффект: осветительный, сигнальный, зажигательный.

Взрывчатые вещества разделяют и по их физическому состоянию на:

1. Жидкие. Например, нитрогликоль, нитроглицерин, этилнитрат. Существуют и разнообразные жидкостные смеси ВВ (панкластит, взрывчатые вещества Шпренгеля);
2. Газообразные;
3. Гелеобразные. Если растворить нитроцеллюлозу в нитроглицерине, то получится так называемый гремучий студень. Это крайне нестабильное, но довольно мощное взрывчатое гелеобразное вещество. Его любили использовать российские революционеры-террористы в конце XIX века;
4. Суспензии. Довольно обширная группа взрывчатых веществ, которые в наши дни применяются для промышленных целей. Существуют различные виды взрывчатых суспензий, в которых ВВ либо окислитель является жидкой средой;
5. Эмульсионные взрывчатые вещества. Весьма популярный в наши дни вид ВВ. Часто используется в строительных или шахтных работах;
6. Твердые. Наиболее распространенная группа ВВ. К ней относятся практически все взрывчатые вещества, используемые в военном деле. Могут быть монолитными (тротил), гранулированными или порошкообразными (гексоген);
7. Пластичные. Эта группа взрывчатых веществ обладает пластичностью. Такая взрывчатка стоит дороже обычной, поэтому ее редко применяют для снаряжения боеприпасов. Типичным представителем этой группы является пластид (или пластит). Его часто используют при проведении диверсий для подрыва конструкций. По своему составу пластид – это смесь гексогена и какого-либо пластификатора;
8. Эластичные.

Немного истории ВВ

Первым взрывчатым веществом, которое было придумано человечеством, стал черный порох. Считается, что он был изобретен в Китае еще в VII веке нашей эры. Однако надежных подтверждений этому до сих пор так и не обнаружено. Вообще вокруг пороха и первых попыток его применения создано немало мифов и явно фантастических историй.

Существуют древнекитайские тексты, в которых описаны смеси, похожие по составу на черный дымный порох. Их использовали в качестве лекарств, а также для пиротехнических шоу. Кроме того, есть многочисленные источники, утверждающие, что в следующих столетиях китайцы активно использовали порох для производства ракет, мин, гранат и даже огнеметов. Правда, иллюстрации некоторых видов этого древнего огнестрельного оружия заставляют усомниться в возможности его практического применения.

Еще до пороха в Европе стали применять «греческий огонь» - горючее взрывчатое вещество, рецепт которого, к сожалению, не дошел до наших дней. «Греческий огонь» представлял собой легковоспламеняющуюся смесь, которая не только не тушилась водой, но даже становилась в контакте с ней еще более огнеопасной. Этот ВВ был придуман византийцами, они активно использовали «греческий огонь» как на суше, так и в морских баталиях, и хранили его рецептуру в строжайшем секрете. Современные эксперты считают, что в состав этой смеси входили нефть, смола, сера и негашёная известь.

Порох впервые появился в Европе примерно в середине XIII века и до сих пор неизвестно, как именно он попал на континент. Среди европейских изобретателей пороха часто упоминают имена монаха Бертольда Шварца и английского ученого Роджера Бэкона, хотя единого мнения у историков нет. По одной из версий порох, изобретенный в Китае, через Индию и Ближний Восток попал в Европу. Так или иначе, уже в XIII столетии европейцы знали о порохе и даже пытались использовать это кристаллическое взрывчатое вещество для мин и примитивного огнестрельного оружия.

Долгие столетия порох оставался единственным видом ВВ, которое знал и применял человек. Только на рубеже XVIII–XIX веков, благодаря развитию химии и других естественных наук, развитие взрывчатых веществ достигло новых высот.

В конце XVIII века благодаря французским химикам Лавуазье и Бертолле появился так называемые хлоратный порох. В это же время было изобретено «гремучее серебро», а также пикриновая кислота, которая в будущем стала использоваться для снаряжения артиллерийских снарядов.

В 1799 году английским химиком Говардом была найдена «гремучая ртуть», которая до сих пор используется в капсюлях в качестве инициирующего взрывчатого вещества. В начале XIX века был получен пироксилин – взрывчатое вещество, которым можно было не только снаряжать снаряды, но и изготавливать из него бездымный порох.динамит . Это мощное взрывчатое вещество, однако оно отличается повышенной чувствительностью. Во время Первой Мировой войны динамитом пытались снаряжать снаряды, но от этой идеи довольно быстро отказались. Динамит еще долго использовали в горных работах, но в наши дни эта взрывчатка давно не производится.

В 1863 году немецкие ученые открыли тротил, а в 1891 году в Германии началось промышленное производство этого взрывчатого вещества. В 1897 году немецкий химик Ленце синтезировал гексоген – одно из самых мощных и распространенных взрывчатых веществ в наши дни.

Разработка новых взрывчатых веществ и взрывных устройств продолжалась все прошлое столетие, исследования в этом направлении идут и сегодня.

Пентагону новую взрывчатку на основе гидразина, которая якобы была в 20 раз мощнее тротила. Однако был у этого ВВ и один ощутимый минус – абсолютно мерзкий запах заброшенного привокзального туалета. Проверка показала, что по мощности новое вещество превосходит тротил всего лишь в 2-3 раза, и от использования решили отказаться. После этого EXCOA предложила другой способ применения взрывчатого вещества: делать с его помощью окопы.

Вещество тонкой струйкой поливалось на землю, а затем подрывалось. Тем самым в считанные секунды можно было получить окоп полного профиля без лишних усилий. Несколько комплектов взрывчатки отправили во Вьетнам для испытания в боевых условиях. Конец этой истории был забавным: окопы, полученные с помощью взрыва, имели такой отвратительный запах, что солдаты отказывались находиться в них.

В конце 80-х американцы разработали новую взрывчатку – CL-20. По информации некоторых СМИ, ее мощность едва ли не в двадцать раз превышает тротил. Однако из-за своей высокой цены (1300 долларов за 1 кг) широкомасштабное производство нового ВВ так и не было начато.