Взрывы при химических работах

Самые частые, самые разрушительные и, большею частью, тяжелые несчастные случаи в лабораториях и на фабриках происходят вследствие взрывов. Дать краткое, точное, охватывающее все случаи, определение понятия взрыва довольно трудно. Взрывами считают, главным образом, внезапное, сопровождающееся выстрелом, выравнивание разницы давления в двух объемах газов. Разница в давлении может образоваться или уже заблаговременно, как, например, при взрыве парового котла, или же лишь в самый момент взрыва, — например, при взрыве гремучего газа. Так как понятия „внезапный" и „выстрел" представляют нечто неопределенное, понятие „взрыв" также не может считаться точным. Действительно, встречаются явления, относительно которых приходится сомневаться, можно ли называть их взрывами или нет.

В частности, можно различать собственно взрывы, зависящие от получения нового, иногда большего объема, газа, и раздавливания, при которых объем газа уменьшается. Образование или исчезновение газа может не быть внезапным, если процесс происходит в закрытом сосуде. В таких случаях давление постепенно повышается до тех пор, пока дело не дойдет до взрыва. Мы называем протекающие подобным образом, медленно подготовляющиеся взрывы — ползучими взрывами, в противоположность внезапным взрывам, вызываемым внезапным образованием газов.

Что касается до причин накопления или исчезновения газов, они могут быть частью причинами физическими, — например: нагревание, охлаждение, поглощение, — или причинами химическими, — например: распадение газов с выделением тепла, выделение и исчезновение газов вследствие химических реакций соединения или замещения.

Чтобы химический процесс мог вызвать взрыв, необходимо, чтобы он протекал с выделением тепла (экзотермически). Выделяющееся тепло прежде всего повышает температуру образующихся при этом веществ. Если среди получающихся продуктов имеются газы, объем их при этом увеличивается: -взрыв непосредственный; в других случаях тепло действует на окружающий воздух: - взрыв передаточный (пример — ацетиленистое серебро).

Сила взрыва зависит от количества взорвавшегося вещества, от количества выделяющегося при этом тепла и от количества освобождающейся энергии. Теоретически одна калория может произвести 425 кг метров работы. Однако, в действительности, выделяющееся тепло никогда целиком не превращается в механическую работу, так как часть его расходуется на нагревание твердых или жидких веществ или рассеивается в окружающем пространстве; вследствие этого уменьшается и количество освобождающейся энергии.

Наибольшее значение для характера взрыва имеет продолжительность взрыва, т.е. скорость, с которой протекает экзотермический процесс. Если тепло, вследствие сравнительно медленного течения процесса, выделяется постепенно, то имеется время для того, чтобы оно могло рассеяться в окружающем пространстве; вещества разогреваются не так сильно, давление газа наростает сравнительно медленно и не достигает такой силы; действие проявляется, главным образом, в виде отодвигания, отбрасывания. Если подобного рода взрыв происходит, например, на открытом воздухе, последний оттесняется по мере образования получающихся газов; взрывчатого действия не проявляется, выстрела также не бывает, наблюдается только дующий или шипящий шум; в подобных случаях мы говорим о вспышке. В орудии подобного рода взрыв медленно выталкивает снаряд к выходному отверстию, так что он падает подле или недалеко от него. Из слабо закупоренной склянки выбивает пробку, или же, — если пробка сидит плотно, склянка от давления разбивается на довольно большие куски. Заложенное в буровые скважины, сравнительно медленно действующее взрывчатое вещество, вызывает в горных породах появление трещин; куски получаются крупные, и они лишь немного раздвигаются.

Совершенно иной характер имеет очень быстро протекающий внезапный взрыв. Количество освобождающейся энергии может быть точно таким же, как и при более медленных взрывах, но род действия при этом различен. Теплота выделяется быстро, нет времени для передачи ее окружающему пространству; температура поднимается выше, чем в первом случае. Давление быстро достигает большой силы, все окружающее не в состоянии податься с достаточной скоростью; происходит разрушение и раздробление на мелкие части; "бризантная" сила (сила раздробления) — больше. Бризантное взрывчатое вещество, при взрыве его на открытом воздухе, раздробляет подставку, так как воздух в данном случае играет роль твердого тела: ему не хватает времени для того, чтобы уйти или сгуститься. Такое вещество разрывает дуло орудия, несмотря на присутствие в нем подвижного снаряда; склянка крошится в пыль; при взрыве его в буровых скважинах, горные породы дробятся на многочисленные мелкие осколки. К веществам с малым бризантным действием принадлежит старый черный порох, 1 килограмм которого сгорает в 1/60 секунды. Довольно большой бризантной силой обладает динамит; 1 килограмм его может разложиться в 1/60000 секунды.

Обыкновенно взрыв сам собой не происходит; он должен быть вызван каким-либо возбудителем. Такими возбудителями могут являться весьма различные факторы: повышение температуры, воспламенение, электрические искры, удар, сотрясение, трение. Для очень чувствительных веществ достаточно бывает уже легкого прикосновения, дуновения воздуха, падения пылинки; для других веществ, менее чувствительных, часто необходим сильный удар или что-либо в этом роде. В этом отношении взрывчатые вещества проявляют большое разнообразие. Многие из них способны также разлагаться различным образом. Динамит и гремучая вата при поджигании сгорают спокойно, без взрыва; наоборот, бурно взрывают от сильного удара или от сотрясения, которое может быть вызвано начальным бризантным воспламенением, так называемым, "запалом". На динамит или гремучую вату помещают патрон с достаточным количеством гремучей ртути и взрывают его при помощи зажигательного шнура. Некоторые взрывчатые вещества, обыкновенно взрывающиеся только от удара, как, например, пикриновая кислота, тринитротолуол, гремучая ртуть, можно заставить взорваться действием быстрого нагревания.

Свободно лежащее гремучее серебро при соприкосновении с пламенем дает вспышку, не многим более сильную, чем ружейный порох, если же набить 0,3 гр., или больше, в закрытый с одного конца папочный или медный патрон и поджечь с открытого конца, то теплота сгорания верхнего слоя вызывает взрыв нижних слоев вследствие быстрого возрастания скорости процесса разложения и выделяющихся при этом газов, давление увеличивается с такой быстротой, что это сильное возрастание давления в единицу времени действует на более глубокие слои, как толчок, и приводит к взрыву совершенно так же, как удар молотком.

Йодистый азот взрывается от звука очень высоких тонов скрипки, тогда как более сильный звук, но более низкого тона, не оказывает на него никакого влияния. Некоторые вещества, например, хлорноватокислый калий, гидроксиламин, закись азота и т. д. долгое время считались невзрывчатыми только потому, что случайно они никогда не подвергались действию настоящего запала; когда же такой запал, благодаря случаю или планомерным изысканиям, удалось найти, вещества эти оказались взрывчатыми. Некоторые вещества взрывают лишь в пределах очень ограниченного температурного интервала, некоторые смеси веществ способны давать взрывы лишь в течение определенного времени после смешивания.

Staudinger нашел 1), что нитроглицерин, падающий каплями на горячую железную плиту, взрывает лишь между 2200 и 2550 ниже 220 он разлагается без взрыва, а выше 255° происходит вспышка, сопровождающаяся слабым треском. Для азодикарбонового эфира температурный интервал, в котором может произойти взрыв, равен 5 и лежит между 260 и 2650. Далее Staudinger показал 2), что смесь калия и пятихлористого этана тотчас после смешивания от удара молотка взрывает лишь слабо; при ударе через 10 секунд взрыв получается чрезвычайной силы, а через 20 — 30 секунд вовсе не происходит взрыва или лишь слабый.

Для некоторых веществ, соединений и смесей получение взрыва может и не зависеть от действия внешних влияний; причина взрыва может заключаться в самопроизвольном разложении, которое протекает сначала медленно, затем скорость его все возрастает (приблизительно в геометрической прогрессии) и внезапно переходит во взрыв. Подобные же отношения имеют место и при самовоспламенениях.

В руках человека осторожного, знающего точно условия, при которых может произойти взрыв, взрывчатые вещества представляют не больше опасности, чем бритва в руках хирурга. Однако, очень часто, к сожалению, не химики или новички, недостаточно знакомые с характером и величиной опасности, ведут работы со взрывчатыми веществами или бессознательно получают взрывчатые смеси веществ, самих по себе безопасных, и за это расплачиваются повреждениями, иногда весьма серьезными. Очень часто также происходят взрывы при проведении новых реакций или при работах со вновь открытыми веществами; подобного рода взрывов предвидеть и избежать невозможно, если только заранее неизвестны вполне аналогичные случаи (см. случаи 20, 21, 27, 30 и т. д).

При лабораторных работах с заведомо взрывчатыми веществами можно устранить опасность различными путями. Во-первых, так как для одного и того же вещества опасность является прямо пропорциональной количеству его, — работы следует вести с малыми количествами. Далее, опасность получить контузию от удара газом или быть задетым осколками, получающимися при взрыве, уменьшается приблизительно пропорционально квадрату расстояния. Большое значение имеет разница даже в несколько дециметров. "Подальше от орудия,— будешь старым воином". Глаза защищают большими очками с толстыми зеркальными стеклами. Очки должны хорошо примыкать с боков. На руки надевают толстые, мягкие и эластические перчатки из шерсти или каучука. Подобным же образом следует защищать и нижнюю часть предплечья, особенно потому, что в этом месте поверхностно проходят две довольно крупных артерии; поранение их ведет к серьезной потере крови, а впоследствии, в зависимости от обстоятельств, может быть причиной и расстройства кровообращения. Всю голову целиком можно закрыть проволочной корзиной на подобие фехтовальной маски. Н. Sertz 1) в свое время предложил для головы защитный проволочный шлем, который, судя по описанию, должен быть очень практичным. При недостаточной длине подобных масок необходима отдельная защита для шеи, так как ранения в этой области часто являются опасными для жизни. Достаточно повязки из мягкого полотенца, сложенного в несколько раз. Конечно, при взрывах большой бризантной силы такие мягкие защитные покровы легко могут быть пробиты насквозь. Грудь и живот обыкновенно достаточны защищены платьем; в случае надобности надевают кожаный передник.