Граммотол: состав, свойства, применение

Граммотол — это устаревшее техническое название тринитротолуола (тротила, ТНТ) — органического взрывчатого вещества, относящегося к классу нитросоединений ароматического ряда. Термин использовался в русскоязычной технической литературе и документации первой половины XX века, преимущественно в военной и промышленной сфере, для обозначения одного из наиболее распространённых бризантных взрывчатых веществ.

История и происхождение названия

Тринитротолуол был впервые синтезирован немецким химиком Юлиусом Вильбрандом в 1863 году. Однако в течение нескольких десятилетий вещество не находило практического применения из-за сложности технологии производства и отсутствия надёжных способов инициирования детонации. Ситуация изменилась в начале XX века, когда были разработаны эффективные детонаторы и отработаны промышленные методы нитрования толуола.

Название «граммотол» представляет собой искажённую или сокращённую форму от «гранулированный тротил» либо от аббревиатуры, использовавшейся в технической документации. В ряде источников встречается версия, что термин происходит от словосочетания «грамм-молекула тола» (моль тротила), однако документального подтверждения эта этимология не имеет. В советских и российских справочниках по взрывчатым веществам, изданных после 1930-х годов, термин «граммотол» практически не употребляется, уступая место стандартизированным наименованиям «тротил» или «ТНТ».

Химический состав и физические свойства

Граммотол представляет собой 2,4,6-тринитротолуол с химической формулой C₇H₅N₃O₆ (C₆H₂(NO₂)₃CH₃). Молекулярная масса соединения составляет 227,13 г/моль. В чистом виде вещество представляет собой кристаллический порошок от светло-жёлтого до коричневого цвета, без запаха, с характерным горьковатым вкусом.

Основные физические характеристики:

• Плотность монокристалла — 1,654 г/см³;
• Насыпная плотность гранулированного продукта — 0,8–1,0 г/см³;
• Температура плавления — 80,1 °C (для чистого изомера);
• Температура кипения — 295 °C (с разложением);
• Температура вспышки — 290–295 °C.

Вещество практически нерастворимо в воде (около 0,02 г/100 мл при 25 °C), хорошо растворяется в ацетоне, бензоле, толуоле, этилацетате и других органических растворителях. Граммотол обладает низкой гигроскопичностью и высокой химической стойкостью, что позволяет хранить его длительное время без существенного изменения свойств.

Взрывчатые характеристики

По классификации взрывчатых веществ граммотол относится к бризантным взрывчатым веществам повышенной мощности. Основные взрывчатые характеристики:

• Скорость детонации — 6700–7000 м/с (при плотности 1,59–1,62 г/см³);
• Бризантность (по методу Гесса) — 16–17 мм;
• Фугасность (расширение в свинцовой бомбе Трауцля) — 285–300 мл;
• Теплота взрыва — 4200–4600 кДж/кг;
• Объём газообразных продуктов взрыва — 620–740 л/кг;
• Кислородный баланс — минус 74 %.

Граммотол отличается высокой чувствительностью к детонационному импульсу от капсюля-детонатора № 8 и в то же время низкой чувствительностью к механическим воздействиям: удару, трению, нагреву. Это сочетание делает его одним из самых безопасных в обращении промышленных взрывчатых веществ. Критический диаметр детонации для гранулированного тротила составляет 8–12 мм, для литого — 20–30 мм.

Технология производства

Промышленное производство граммотола основано на трёхстадийном нитровании толуола смесью азотной и серной кислот (нитрующей смесью). На первой стадии образуется мононитротолуол, на второй — динитротолуол, на третьей — тринитротолуол. Процесс проводится в нитраторах с интенсивным перемешиванием и охлаждением, поскольку реакции сопровождаются значительным тепловыделением.

После завершения нитрования продукт промывается горячей водой, обрабатывается сульфитом натрия для удаления примесей несимметричных изомеров и перекристаллизовывается. В зависимости от назначения получают чешуированный, гранулированный или литой тротил. Для повышения технологичности и безопасности в состав могут вводиться флегматизаторы (парафин, церезин) в количестве 1–3 %.

Применение

Военное дело

Граммотол являлся основным взрывчатым веществом для снаряжения артиллерийских снарядов, авиационных бомб, мин, инженерных зарядов и ручных гранат в армиях большинства стран мира в XX веке. В Российской империи и СССР тротил применялся с 1908 года, а к началу Первой мировой войны полностью вытеснил пикриновую кислоту из снаряжения боеприпасов. Преимуществами граммотола перед другими взрывчатыми веществами были низкая стоимость, безопасность производства и обращения, стабильность при хранении и возможность заливки в корпуса боеприпасов в расплавленном виде.

Промышленность

В горнодобывающей отрасли и строительстве граммотол применяется для проведения взрывных работ на открытых и подземных горных выработках, для дробления скальных пород, вскрышных работ, сооружения тоннелей и каналов. Для промышленных целей тротил используется как в чистом виде, так и в составе смесевых взрывчатых веществ: аммотолов (смеси с аммиачной селитрой), алюмотолов (с добавлением алюминиевой пудры), сплавов с гексогеном (ТГ-50) и других составов.

Прочие области

Небольшие количества тринитротолуола используются в аналитической химии в качестве стандартного образца для калибровки оборудования и в научных исследованиях процессов детонации. Производные тротила применяются при синтезе красителей и некоторых лекарственных препаратов.

Безопасность и экологические аспекты

Граммотол относится к веществам 2-го класса опасности. При длительном контакте с кожей или вдыхании пыли возможно развитие токсических реакций: поражение печени, анемия, метгемоглобинемия, дерматиты. Предельно допустимая концентрация тротила в воздухе рабочей зоны составляет 0,1 мг/м³. Работы с веществом требуют применения средств индивидуальной защиты и соблюдения правил промышленной безопасности.

Продукты взрыва тротила содержат токсичные оксиды углерода и азота. В почве и водоёмах тринитротолуол разлагается медленно; его остаточные концентрации обнаруживаются на территориях бывших полигонов и в местах боевых действий десятилетиями. Разработаны микробиологические методы деградации тротила с использованием бактерий рода Pseudomonas и некоторых видов грибов.

Источники

• Орлова Е. Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. — Л.: Химия, 1973.
• Пожары и взрывы: учебник / под ред. А. Н. Баратова. — М.: ВНИИПО, 2003.
• Физика взрыва / под ред. Л. П. Орленко. — 3-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. 1.
• ГОСТ 19433-88. Грузы опасные. Классификация и знаки опасности.
• Учебник сержанта инженерных войск. — М.: Воениздат, 1989.