Свойства тринитротолуола
Тринитротолуол бывает двух сортов: так называемый некри-сталлизованный и кристаллизованный. Некристаллизованный тринитротолуол представляет собою массу, окрашенную в -желтый до красного, часто коричневатый цвет и плавящуюся при 76—78°, перекристаллизованный же — рыхлый кристаллический порошок от желтого до белого цвета, имеющий темп. пл. 80—81,5°, т. е. являющийся почти химически чистым а-, или 1, 2, 4, 6-тринитро-толуолом.
Р- и т-тринитротолуолы были изолированы Биллем1 из отходов производства симметричного а-продукта и получены непосредственным нитрованием ж-нитротолуола, между тем как четвертый, тоже симметричный 8-, или 1, 3, 4, 5-тринитротолуол был получен Кернером2 и Контарди обходным путем, через симметричный динитродиазотолуол. Пятый, 1, 2, 3, 6-изо-мер содержится по Костевичу3 в сыром тринитротолуоле в количестве около 0,3%. 1, 3, 5, 6-тринитротолуол еще не синтезирован.
Под взрывчатым веществом, называемым «тринитротолуолом», обыкновенно подразумевается а-соединение; оно плавится, как установил с помощью чистейшего продукта Р и н т у л ь, при 80,8—80,85°, образуя прозрачную желтую жидкость, и при дальнейшем нагревании сначала немного возгоняется, а затем разлагается с образованием тяжелых, крайне неприятных паров. Быстрое нагревание до 240—250° может иногда вызвать взрыв, но чаще всего происходит сгорание с обильным дымообразованием. От пламени тринитротолуол воспламеняется трудно и при достаточном нагревании медленно горит с тёмнокрасным пламенем и выделением обильного количества копоти. Тринитротолуол растворим в воде очень трудно: всего в количестве 0,02% при 15° и 0,16% при 100°. Соответственно мала также его гигроскопичность, которая составляет всего 0,05%. Тринитротолуол легко растворим в эфире, ацетоне, бензоле, толуоле и лигроине, труднее в спирте (1,6% при 22°) и еще труднее — в сероуглероде. Хорошим растворителем для а-тринитротолуола является также концентрированная серная кислота, из которой он может быть высажден добавлением воды.
Тринитротолуол считается нейтральным соединением, но он легко реагирует со щелочами, а с углеводородами, фенолами и аминами образует продукты присоединения. Соли, образующиеся при взаимодействии его со щелочами, окрашены в тёмнокрасный цвет и взрывчаты: по Кописарову тринитротолуол, нагретый с небольшим количеством едкого кали, взрывает уже при 160°. Как и большинство нитросоединений, тринитротолуол медленно окрашивает кожу в красноват о-к орич левый цвет.
Плотность кристаллического тринитротолуола при ручной упаковке достигает не выше 1,1, плавленого не более чем 1,54, прессованием же под давлением 3000—4000 ат можно получить плотность 1,60—1,62.
При затвердевании расплавленного тринитротолуола в вакууме его плотность по удалении воздуха повышается с 1,54 до 1,58; более высокую плотность (1,615) получают только при непрерывном нарушении кристаллизации, а не при действии сжатого до 3—4 аг давления воздуха, как утверждают многие. По Мей-с н е р у простым «нарушением кристаллизации» тротиловый заряд 42-см снаряда удается получить с высшей плотностью 1,61—1,615, правда, всякий раз непременно с образованием прибыли.
Воздух, как сухой, так и влажный, тринитротолуола не изменяет. От длительного действия яркого дневного света тринитротолуол медленно окрашивается с поверхности в коричневый цвет, причем температура его затвердевания понижается, что указывает на небольшое разложение от действия света. В отношении воздействия тепла тринитротолуол по сравнению с пироксилином и нитроглицерином является очень стойким. При 140° тринитротолуол еще довольно стоек. Так например после нагревания при 130° в течение 100 час. не наблюдается никакого изменения температуры плавления; после 160-часовой выдержки при 145—150° наблюдается понижение температуры плавления с 80,75 до 80,11°. Насколько это вещество стойко, лучше всего видно из того, что Д ж и у a (Giua) удалось перегнать его в вакууме (10—12 мм) при 210° без признаков разложения. Однако при нагревании при обычном атмосферном давлении разложение начинает становиться заметным при 150°, быстро увеличивается при повышении температуры и выше 200° становится бурным. Между 304 и 320° происходит вспышка с выделением пламени и копоти, но взрыва не наступает; взрыв происходит только в закрытой оболочке, .например при нагревании в прочной, хорошо запаянной стеклянной трубке: детонация настолько сильна, что стеклянная оболочка раздробляется в тончайшую пыль.
Тринитротолуол является малочувствительным взрывчатым веществом и в сплавленном, спрессованном виде трудно детонирует. Взрывчатое действие его лишь несколько слабее, чем у пикриновой кислоты, детонирующей с большей скоростью: теплота взрывчатого разложения1 его составляет 25—937 б. кал/кг (вода парообразная).
Ценность тринитротолуола для военных целей заключается в безопасности его при стрельбе, т. е. нечувствительности к толчкам и резким ударам, которые испытывают днища и разрывные заряды при выстрелах. Тринитротолуол в этом отношении является лучшим взрывчатым веществом; при свойственном ему хорошем бризантном действии он вполне безопасен в отношении преждевременных разрывов. Вообще безопасность в отношении взрыва считается самым ценным, самым выгодным свойством этого взрывчатого вещества: доказательством этого может служить взрыв спирта в тротиловом корпусе завода взрывчатых веществ б. Аллендорф в Шёме-беке на Эльбе.
5 мая 1909 г. в кристаллизационном отделении тротилового корпуса вследствие разогревания одной центрофуги от трения произошел взрыв смеси паров спирта с воздухом, которым было разрушено здание и убито несколько человек. Находившийся в центрофуге, в которой произошел взрыв паров спирта, а также нагроможденный вблизи в количестве более 1000 at тринитротолуол горел спокойно, хотя и мощным пламенем, сопровождавшимся резким шумом. Наиболее поразительной оказалась стойкость тринитротолуола, находившегося в трех кристаллизаторах, в которых в момент взрыва был спиртовый раствор тринитротолуола. После продолжавшегося в течение двух суток пожара обнаружилось, что тринитротолуол, находившийся в кристаллизаторах, даже не сгорел; таким образом даже тепла от горения спирта, увеличенного внешней теплотой пожара, было недостаточно, чтобы вызвать горение и взрыв влажного тринитротолуола. Точно так же тринитротолуол, находившийся в жестяной упаковке в укупорочном кирпичном здании в количестве более 1000 at, полностью сгорел без каких-либо явлений взрыва, причем вся жесть и даже кирпичная кладка расплавились от исключительно высокой температуры.
Но наряду с этими почти несокрушимыми доводами в пользу безопасности тринитротолуола в обращении известны и случаи противоположного характера. Так, на одном германском тротиловом заводе в 1915 г. от неизвестной причины взорвалось 100 кг готового тринитротолуола, находившегося в чане промывного отдела. Все промывные и сушильные устройства были разрушены и четверо рабочих, работавших поблизости, были убиты, а четверо других тяжело ранены обломками. Несмотря на серьезное расследование, причина взрыва так и осталась невыясненной.