Эритрит тетранитрат
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК [( 2R,3R )-1,3,4-тринитрооксибутан-2-ил]нитрат | |
| Другие имена Эритритилтетранитрат ( МНН ) | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| 1730082 | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Лекарственный Банк | |
| Информационная карта ECHA | 100.027.940 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 4 Н 6 Н 4 О 12 | |
| Молярная масса | 302.108 g·mol −1 |
| Плотность | 1,7219 (±0,0025) г/см 3 |
| Температура плавления | 61 ° С (142 ° F; 334 К) |
| Точка кипения | Разлагается при 160 °C |
| 0,00302 г/100 мл | |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : | |
   | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| Взрывоопасные данные | |
| Чувствительность к ударам | Средний (2,0 Нм) |
| Чувствительность к трению | Середина |
| Скорость детонации | 8200 м/с |
| RE-фактор | 1.60 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Тетранитрат эритрита ( ЭТН ) — взрывчатое соединение, по химическому составу похожее на тэн . [1] хотя считается, что он немного более чувствителен к трению и ударам.
Как и многие нитратные эфиры , ЭТН действует как сосудорасширяющее средство и был активным ингредиентом в оригинальных таблетках с пролонгированным высвобождением , изготовленных по патенту на процесс в начале 1950-х годов и названных « нитроглин ». [ нужна ссылка ] Проглатывание ЭТН или длительный контакт с кожей может привести к его всасыванию и так называемой «нитроголовной боли».
Характеристики
[ редактировать ]ЭТН имеет относительно высокую скорость детонации 8206 м/с при плотности 1,7219 (±0,0025) г/см. 3 . [2] Он белого цвета и без запаха. ЭТН обычно смешивают с другими взрывчатыми веществами . Он несколько чувствителен к ударам и трению, поэтому при обращении с ним необходимо соблюдать осторожность. ЭТН легко растворяется в ацетоне и других кетоновых растворителях. Чувствительность к удару и трению немного выше, чем чувствительность тетранитрата пентаэритрита. (ТЭН). Чувствительность литого и прессованного ETN сопоставима. Низшие нитраты эритрита, такие как тринитрат эритрита, растворимы в воде, поэтому они не загрязняют большинство образцов ETN.
Как и ТЭН, ЭТН известен своим очень длительным сроком хранения. Исследования, в ходе которых непосредственно наблюдалась кристаллическая структура, не выявили признаков разложения после четырех лет хранения при комнатной температуре. ЭТН имеет температуру плавления 61 °С, тогда как ТЭН имеет температуру плавления 141,3 °С. Недавние исследования разложения ETN показали, что существует мономолекулярная стадия, ограничивающая скорость, на которой связь O-NO 2 разрывается и начинается последовательность разложения. [3]
ЭТН можно и нужно перекристаллизовать, чтобы удалить из синтеза захваченные кислоты. Подходящим растворителем является теплый этанол или метанол (около 10 г ETN/100 мл EtOH). ЭТН выпадает в осадок в виде крупных тромбоцитов с объемной плотностью около 0,3 г/см. 3 (пушистый материал), когда раствор ЭТН/этанола быстро выливают в несколько литров холодной воды. Более мелкие мелкие кристаллы получают путем медленного добавления воды в указанный раствор ЭТН/этанола при интенсивном перемешивании. Очень мелкие кристаллы можно получить шоковым охлаждением теплого раствора ETN/этанола в охлаждающей бане ниже -20 °C. ETN легко прессуется вручную до плотности примерно 1,2 г/см. 3 (с небольшим риском случайной детонации).
Даже небольшие образцы ETN (порядка 20 мг) могут вызывать относительно мощные взрывы, близкие к детонации, при нагревании без удержания, например, когда их помещают на слой алюминиевой фольги и нагревают пламенем снизу.
ЭТН можно отливать из расплава в теплой (около 65 °C) воде. Возможно незначительное разложение (часто проявляется изменением цвета от белого до очень светло-желтого). Тем не менее, не было подтверждено никаких сообщений о неконтролируемых реакциях, приводящих к взрыву (при литье из расплава с использованием только ведра теплой воды и перекристаллизованного ETN). Литой из расплава ЭТН при медленном охлаждении в течение 10–30 минут имеет плотность 1,70 г/см. 3 , скорость детонации 8040 м/с и давление детонации P cj около 300 кбар. Его бризанс намного выше, чем у Semtex (около 220 кбар, в зависимости от марки). [2] [4] [5] Смеси литого из расплава ЭТН с ТЭНом (около 50:50% по массе) представляют собой наиболее бризантные взрывчатые вещества, которые могут быть изготовлены любителями с умеренной подготовкой. Эти смеси имеют Pcj чуть выше 300 кбар и скорость детонации выше 8 км/с. Это близко к максимальному значению полевых боевых взрывчатых веществ, таких как LX-10 или EDC-29 (около 370 кбар и около 9 км/с). [6]
ЭТН часто пластифицируют с использованием связующих ПИБ /синтетического масла (очень похоже на связующую систему в C4 ) или с использованием жидких эфиров азотной кислоты. Пластиковые ВВ на основе ПИБ нетоксичны и полностью сопоставимы с С4 или Семтексом с Р сж 200–250 кбар в зависимости от плотности (влияет размер кристаллов, количество связующего и объем окончательной прокатки). Системы EGDN /ETN/ NC токсичны при прикосновении, весьма чувствительны к трению и ударам, но, как правило, немного мощнее, чем C4 (P cj около 250 кбар и E det 5,3 МДж/кг) и мощнее, чем Semtex (P cj около 250 кбар и E det 5,3 МДж/кг). около 220 кбар и E det ниже 5 МДж/кг) с P cj около 250–270 кбар и E det около 6 МДж/кг. [ нужна ссылка ] Обратите внимание, что другое взрывное программное обеспечение [ нужны разъяснения ] и различные экспериментальные испытания дадут абсолютные давления детонации, которые могут варьироваться на 5% и более при сохранении относительных пропорций.
ЭТН, отлитый из расплава, дает неверные результаты в тесте Гесса, т.е. деформация превышает 26 мм, при этом свинцовый цилиндр полностью разрушается. Semtex 1A дает только 21 мм при том же испытании, т.е. ETN, отлитый из расплава, как минимум на 20% более бризантный, чем Semtex 1A. [7]
Литая из расплава ЭТН или пластиковая взрывчатка ЭТН высокой плотности и низкого содержания инертности являются одним из материалов, внесенных в «списки наблюдения» на предмет терроризма.
Кислородный баланс
[ редактировать ]Единственное качество, которым обладает это взрывчатое вещество и которого нет у ТЭН, — это положительный кислородный баланс . Это означает, что ЭТН имеет более чем достаточно кислорода в своей структуре, чтобы полностью окислить весь содержащийся в нем углерод и водород при детонации . Это можно увидеть в схематическом химическом уравнении ниже.
- 2 C 4 H 6 N 4 O 12 → 8 CO 2 + 6 H 2 O + 4 N 2 + 1 O 2
Тогда как ТЭН разлагается на:
- 2 C 5 H 8 N 4 O 12 → 6 CO 2 + 8 H 2 O + 4 N 2 + 4 CO
Оксиду углерода (СО) по-прежнему требуется кислород для полного окисления до диоксида углерода (СО 2 ). Недавно было проведено подробное исследование химии разложения ETN. [3]
Таким образом, на каждые два моля разлагающегося ЭТН один свободный моль О 2 выделяется . Этот кислород можно использовать для окисления добавленной металлической пыли или взрывчатого вещества с дефицитом кислорода, такого как тротил или тэн. Химическое уравнение того, как кислород из ETN окисляет тэн, показано ниже. Дополнительный кислород из ETN окисляет окись углерода (CO) до диоксида углерода (CO 2 ).
- 2 C 4 H 6 N 4 O 12 + 1 C 5 H 8 N 4 O 12 → 13 CO 2 + 10 H 2 O + 6 N 2
Производство
[ редактировать ]Как и другие нитрованные полиолы , ЭТН получают путем нитрования эритрита либо путем смешивания концентрированной серной кислоты и нитратной соли, либо путем использования смеси серной и азотной кислот.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тетранитрат эритрита был впервые синтезирован британским химиком Джоном Стенхаусом (1809–1880) в 1849 году. Он извлек простой сахар эритрит (который он назвал «эритроглюкином») из лишайника, а затем изучил его химию. См.: Джон Стенхаус (1 января 1849 г.) «Исследование основных принципов некоторых лишайников. Часть II», Philosophical Transactions of the Royal Society (London) , vol. 139, страницы 393–401. Перепечатано на немецком языке как: Джон фон Стенхаус (1849 г.) «О более подробных компонентах некоторых лишайников», Юстус Либигс Анналы химии и фармации , том. 70, № 2, стр. 218-228. Сокращенная версия (на немецком языке): Джон Стенхаус (12 сентября 1849 г.) «О более подробных компонентах некоторых лишайников», Pharmaceutisches Centralblatt , vol. 20, № 40, стр. 625–628 .
- ^ Jump up to: а б Оксли, Джимми С.; Смит, Джеймс Л.; Брэди, Джозеф Э.; Браун, Остин К. (февраль 2012 г.). «Характеристика и анализ тетранитратных эфиров». Метательные вещества, взрывчатые вещества, пиротехника . 37 (1): 19–39. CiteSeerX 10.1.1.653.6239 . дои : 10.1002/преп.201100059 . ISSN 0721-3115 .
- ^ Jump up to: а б Фурман, Дэвид; Кослофф, Ронни; Зейри, Иегуда (22 декабря 2016 г.). «Влияние наномасштабных неоднородностей на реакционную способность шокированного тетранитрата эритрита». Журнал физической химии C. 120 (50): 28886–28893. дои : 10.1021/acs.jpcc.6b11543 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Кюнцель, Мартин; Матьяс, Роберт; Водоходский, Ондржей; Пахман, Иржи (04 мая 2017 г.). «Взрывоопасные свойства литого из расплава тетранитрата эритрита (ЭТН)» . Центральноевропейский журнал энергетических материалов . 14 (2): 418–429. doi : 10.22211/cejem/68471 . ISSN 1733-7178 .
- ^ Оксли, Джимми С.; Фурман, Дэвид; Браун, Остин С.; Дубникова, Фаина; Смит, Джеймс Л.; Кослофф, Ронни; Зейри, Иегуда (18 июля 2017 г.). «Термическое разложение тетранитрата эритрита: совместное экспериментальное и вычислительное исследование». Журнал физической химии C. 121 (30): 16145–16157. дои : 10.1021/acs.jpcc.7b04668 . ISSN 1932-7447 .
- ^ https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-09-04939 [ пустой URL PDF ]
- ^ Матиас, Роберт; Кунцель, Мартин; Ружичка, Алеш; Кнотек, Питер; Водоходский, Ондржей (2014). «Взрывчатые свойства тетранитрата эритрита» . Метательные вещества, взрывчатые вещества, пиротехника : н/д. дои : 10.1002/prep.201300121 .