Пређи на садржај

Хексаметилен трипероксид диамин

С Википедије, слободне енциклопедије
   
Хексаметилен трипероксид диамин
Идентификација
3Д модел (Jmol)
ChemSpider
  • C1OOCN2COOCN1COOC2
Својства
C6Х12Н2О6
Моларна маса 208,17 g/mol
Агрегатно стање Бела кристална чврста супстанца
Густина 1,57 g/cm3
Тачка топљења Raspada se na 75 °C (167 °F).
Spontano se zapali na 133 °C (271 °F).
Опасности
Главне опасности Eksploziv
ГХС пиктограми The exploding-bomb pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS) The exclamation-mark pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
ГХС сигналне речи Opasnost
H202, H205, H241, H300, H315, H318, H335
P102, P220, P243, P250, P261, P264, P280, P283, P370+380, P372, P404
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondFlammability code 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g., canola oilHealth code 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g., turpentineReactivity code 4: Readily capable of detonation or explosive decomposition at normal temperatures and pressures. E.g., nitroglycerinSpecial hazards (white): no code
1
1
4
Тачка паљења  
Експлозивност
Осетљивост на шок Visok
Осетљивост на трење Veoma visok
Брзина детонације ~2800 m/s (na oko 0,4 g/cm³ ) - 5100 m/s na oko 1,1 g/cm³
РЕ фактор 0.74
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY верификуј (шта је ДаYНеН ?)
Референце инфокутије

Хексаметилен трипероксид диамин (ХМТД) је високо експлозивно органско једињење, које садржи 6 атома угљеника и има молекулску масу од 208,169 Da. ХМТД је органски пероксид, хетероциклично једињење са структуром налик кавезу. То је примарни експлозив. Почетком 20. века сматран је иницијалним експлозивом за минирање, углавном због своје велике снаге покретања (веће од живиног фулмината) и јефтине производње. Као такав, брзо је прихваћен као примарни експлозив у рударским апликацијама.[3] Међутим, од тада је замењен са (хемијски) стабилнијим једињењима као што је декстриниран олово азиди ДДНП (који не садржи олово или живу). ХМТД се широко користи у аматерским (импровизованим) детонаторима за минирање.

Припрема и структура[уреди | уреди извор]

Први пут синтетисан 1885. од стране немачког хемичара Лудвига Леглера,[4] ХМТД се може припремити реакцијом воденог раствора водоник пероксида и хексамина у присуству киселог катализатора, као што је лимунска киселина, сирћетна киселина или разблажена сумпорна киселина. Концентрација водоник пероксида треба да буде најмање 12% w/w, јер ниже концентрације доводе до лоших приноса. Лимунска киселина је свеукупно супериорнија у односу на друге киселине, пружајући принос до око 50%.

Молекул усваја структуру налик кавезу са атомима азота који имају необичну тригоналну планарну геометрију.[5]

Особине[уреди | уреди извор]

Особина Вредност
Број акцептора водоника 8
Број донора водоника 0
Број ротационих веза 0
Партициони коефицијент[6] (ALogP) -0,9
Растворљивост[7] (logS, log(mol/L)) 2,7
Поларна површина[8] (PSA, Å2) 61,9

Основна физичко-хемијска својства[уреди | уреди извор]

Хемијски, ХМТД је органско пероксо једињење, које садржи 3  пероксидне групе -ОО- у молекулу. По изгледу, то је бели кристални прах са кристалном густином од 1,57 г/цм³ и нормалном запреминском густином између 0,4-0,6 г/цм³, нерастворљив у води и скоро нерастворљив у етанолу, растворљив у хлороформу (ХМТД рекристализован спонтано из хлороформа може детонирати). Снажно кородира металеи стога не сме доћи у додир са њима. Стабилност је задовољавајућа у периоду од 12-24 месеца (у зависности од чистоће, температуре и влажности - у влажним условима разграђује се по неколико дана, а кисела и алкална средина убрзавају овај процес). Експлодира у контакту са концентрованом сумпорном киселином. Уобичајени кристали ХМТД су рацемска мешавина енантиомера.

ХМТД су бели ромбични кристали који су слабо растворљиви у води, алкохолу, ацетону и другим растварачима. Снажно кородира метале, посебно када је мокар. Сумпорна киселина и бром изазивају детонацију. Мала испарљивост (0,5% дневно на 60 °Ц (140 °Ф)).[9]

Није хигроскопан, није осетљив на светлост, изазива кијање. Не распада се на светлости. Током складиштења на отвореном, може се постепено разградити са појавом мириса формалина, па се не препоручује чување дуже од 2-3 месеца. Запреминска густина је 0,66 г/цм³, густина монокристала је 1,3 г/цм³.[9]

Растворљивост на 22 °Ц (72 °Ф) (г/100 г растварача)
Растварач (100 г) Растворљивост у %
Вода 0,1
Апсолутни алкохол <0,01
Етер 0,017
Сумпорни угаљ <0,01
Тетрахлорометан 0,013
Глацијална сирћетна киселина 0,14
Хлороформ 0,64
Ацетон 0,33

Као што је горе поменуто, ХМТД снажно кородира метале, табела испод показује губитак металне масе у г/м³ за 40 дана на собној температури у влажном облику.

Метал Губитак тежине
Алуминијум 10
Калај 18
Цинк 37
Месинг 105
Бакар 122
Олово 405
Гвожђе 180

Експлозивна својства[уреди | уреди извор]

Као и други органски пероксиди, као што је ацетон пероксид (ТАТП), ХМТД је нестабилан и детонира након удара, трења, пражњења статичког електрицитета, концентроване сумпорне киселине, јаког УВ зрачења и топлоте. Забележени су случајеви детонације изазване једноставним чином завртања поклопца на тегли која садржи ХМТД.[10] Пријављено је да уобичајена пражњења статичког електрицитета изазивају детонацију.[11] Међутим, мање је нестабилан од многих других пероксида у нормалним условима; излагање ултраљубичастом светлу повећава његову осетљивост. Такође реагује са већином уобичајених метала, што може довести до детонације. ХМТД је хемијски веома стабилан када је чист (без киселина, база и металних јона) и не сублимира се брзо као његови суплементи из ацетона.

Због својих својстава, ХМТД се сврстава међу иницирајуће експлозиве, способност покретања је неколико пута већа од оне код детонирајуће живе. У отвореном простору (до 5 г) обично бурно гори након приближавања пламену, с друге стране, у затвореном простору, горење одмах прелази у јаку експлозију. Прелазак са брзог сагоревања (дефлаграције) на детонацију не може се искључити ни за једну количину, односно чак и количине испод једног грама могу детонирати одмах након што их дохвати пламен. Приликом руковања грамским количинама, увек је потребно одржавати растојање од најмање 10 цм између прстију и ХМТД. Руковање количинама изнад приближно 3г захтева веће растојање и изузетно је опасно. ХМТД је веома осетљив на трење и може експлодирати чак и када је посут по папиру, или услед пражњења статичког електрицитета између прстију и ХМТД. ХМТД је знатно осетљивији на трење од ацетон пероксида, осетљивост на удар је упоредива.

ХМТД је осетљив на удар, трење, статички електрицитет, УВ зрачење, контакт са концентрованом сумпорном киселином и повишене температуре изнад око 48 °Ц (118 °Ф).

ХМТД је снажнији иницирајући експлозив од живиног фулмината, али његова лоша термичка и хемијска стабилност спречава његову употребу у детонаторима.[12] Ипак, ХМТД је један од три најчешће коришћена примарна експлозива у импровизованим, аматерски направљеним детонаторима за минирање. Други је ТАТП и сребрни ацетилид.

ХМТД је чест извор повреда међу хемичарима аматерима, посебно ампутација прстију. Већина ових повреда узрокована је малим количинама ХМТД-а које ненамерно детонирају у непосредној близини прстију, пошто мале количине (грами) генерално нису довољно моћне да ампутирају прсте са удаљености већих од 5 – 10 цм.[13] Искусни аматери рукују ХМТД-ом на такав начин да избегну сваки блиски контакт између прстију и самог експлозива, од синтезе до коначне детонације. Такве мере, на пример, укључују коришћење више филтер папира током корака филтрације који се размењују тако да не садрже више од 0,2 г ХМТД на једном филтер папиру, претходно савијених папира са дрвеним шипкама умотаним у памук за манипулацију и уређаје за ублажавање експлозије за коначно пуњење.

Израчунати (Екпло5) детонациони притисак Пцј при густини кристала 1,597 г/цм³ је 218 кбар са брзином детонације ВоД = 7777 м/с. Температура експлозије је 3141 К, енергија експлозије је 5612 кЈ/кг (или 3400 - 4000 кЈ/кг по различитим изворима), а запремина експлозивних гасова на СТП је израчуната на 826 L/кг. Растресити прах има густину близу 0,4 г/цм³, стога су уобичајене брзине детонације ближе 3000 м/с, а Пцј је ближе 15 кбар.[14]

Ако се ХМТД запали на отвореном у некомпримованом облику, онда ХМТД гори са тренутним праском. Ако притиснете ХМТД у папирну цев, онда ХМТД детонира брзином од 4560-5100 м/с.[9]

Губитак тежине у (%) током загревања
Температура и време 2 8 24 48
60° 0,10 0,35 0,50 0,50*
75° 0,25 0,60 1,30 2,25**
100° 3,25 29,60 67,95 ---

* без знакова пропадања

** супстанца се влажи и благо се скупља; Бризантност према тесту песка се мења (пре загревања 23.7; после загревања 22.2).

Треба напоменути да се у мешавини са хексаном, тетрилом, ТЕНТ и пикринском киселином на 50 °Ц (122 °Ф) смањење тежине не убрзава, али се у мешавини са ТНТ-ом и бертолетовом сољу убрзава двоструко у поређењу са загревањем чистих супстанци.[15]

Осетљивост на удар са оптерећењем од 100 г
Висина пада терета у цм % тежине експлозије
СУВ Мокар
60 15 5
70 25 30
75 50 35

Табела испод показује поређење осетљивости на удар ХМТД са неким другим иницирајућим експлозивима.

Удар са оптерећењем од 500 г
Супстанце Горња граница, цм Преко главе, мг Величине зрна
ГМТД 10 12 0,05
Мехурии живе 10,5 64 0,07
Олово азид 36-40 25 0,05
Тетразен 10 21 0,09

Доња граница у ГМТД за оптерећење од 500 г је 8 цм[16]

Експлозивне карактеристике[уреди | уреди извор]

Као експлозив, он показује следећа основна својства:

  • Енергија експлозије: 4000 до 5080 кЈ/кг (енергија се делимично обезбеђује значајном напетошћу унутар ХМТД молекула)
  • Брзина детонације: 2.800 – 3.500 м/с (при нормалној запреминској густини) – 5.100 м/с (при максималној могућој компресији, тј. нешто изнад 1,1 г/цм³) – 7.777 м/с при густини кристала.
  • Запремина гасова сагоревања: 813 л/кг (у току детонације притисак и запремина гасова зависе од температуре и посебних једначина стања)
  • Температура експлозије: 2.370 °Ц (4.300 °Ф) (према другим изворима може бити и виша)
  • Температура ваздуха: 200 °Ц (392 °Ф)
  • Детонациони притисак П цј: приближно 100 кбар на 1,1 г/цм³, око 15-20 лабав и приближно 50 кбар при средњој компресији – 1 кбар одговара притиску од 1 тоне по 1 цм². Детонациони притисак Пцј је нешто попут просечног притиска (упоредив са притиском у гуми). У шоковима бисмо могли да забележимо притиске и до 50% веће у кратком року помоћу имагинарних сензора.

Енергетске карактеристике[уреди | уреди извор]

  • Топлота формирања: 384,3 кцал/кг
  • Енталпија формирања: 413,7 кцал/кг
  • Топлота експлозије: 3,29 МЈ/кг
  • Експлозивност: 340 мл, 140 цм³
  • Бризантност: (узорак песка, пуњење 0,5 г) 42,5 г, громогласна жива — 16,5 г, ЦТА — 44,2 г (детаљније информације испод у табели).
  • Запремина продуката експлозије: 1097 л/кг.

У наставку, табела приказује експлозивност ХМТД према узорку песка — број (г) песка (од првобитних 200 г) разбијеног експлозијом препуста БП у челичном цилиндру:

препуст (г) ВВ
ГМТД Мехурићи живе Циануртриазид
0,10 6,6 — 4,8
0,50 42,5 16,5 44,2
1,00 86,7 36,6 78,6

Бризантност ХМТД се не мења након 3 месеца складиштења у затвореном контејнеру у сувој или влажној атмосфери чак и на 30 °Ц (86 °Ф), иако се појављује мирис амина (формалина), што указује на распадање.

Брзина детонације ХМТД у цеви од 5,5 мм
Густина Брзина детонације (м/сец)
0,88 4500-4511
1,10 5100
Густина ХМТД у зависности од притиска
Притисак, кгф/цм² Густина, г/ цм³
100 1,05
200 1,15
800 1,30

Осетљивост и опасности при припреми и руковању[уреди | уреди извор]

ХМТД се обично припрема реакцијом хексаметилентетраамина (уротропина) са водоник пероксидом под киселом катализом (лимунска, винска, оксална или сирћетна киселина). На Интернету постоји низ непотпуних упутстава, која пре свега не помињу правила за руковање сувим ХМТД. То доводи до честих незгода са озбиљним последицама.

Лаичка јавност стога треба да избегава његове припреме. Ово игноришу многи хемичари аматери, посебно међу омладином и децом. Безбедносна правила за руковање су разматрана у ХМТД викибоок-у (линк на крају чланка).

Експлозивне ампутације се веома лоше лече. Трауматске ампутације у потпуној свести (тј. без анестезије, типично „успаване“) такође скоро увек (80-90% случајева) доводе до фантомског бола удова.

ХМТД је генерално мало осетљивији од свежег ТАТП-а и може се сматрати нешто опаснијим од просечног примарног експлозива. Варијанца силе трења између различитих површина (нпр. различитих врста папира) је често већа од варијансе између осетљивости на трење датог пара примарних експлозива. Ово доводи до различитих вредности осетљивости на трење мерене у различитим лабораторијама.

Разлагање детонацијом[уреди | уреди извор]

Током детонације долази до потпуног распада ХМТД. Производи детонације не прате наивну стехиометрију и стога је у њима присутан велики број супстанци (угљен-моноксид, угљен-диоксид, вода, водоник, цијановодоник, чађ, метан итд.). До распадања може доћи и без детонације. Ток ове декомпозиције зависи од средине у којој се ово разлагање одвија. То углавном зависи од температуре и врсте средине (ваздух или вакуум ).

Разлагање на температури испод 150 °Ц (302 °Ф), на ваздуху или у вакууму производи угљен-диоксид, триметиламин и амонијак:

C6Х12Н2О6 → 3 ЦО2 + Н(ЦХ3)3 + НХ3

Разлагање на 160—180 °Ц (320—356 °Ф) у вакууму производи угљен моноксид, триметиламин, азот , воду и кисеоник:

4 C6Х12Н2О6 → 12 ЦО + 4 Н(ЦХ3)3 + 2 Н2 + 6 Х2О + 3 О2

Добијени триметиламин се даље сагорева на ваздуху да би се формирао цијановодоник и метанол према једначини:

Н(ЦХ3)3 + О2 → ХЦН + 2 ЦХ3ОХ

Предности и недостаци[уреди | уреди извор]

Предности:

Недостаци:

  • Нестабилно једињење. Распада се под утицајем времена.
  • Супстанца је некомпатибилна са металом.

Тероризам[уреди | уреди извор]

Упркос томе што се више не користи ни у једној војној примени, и упркос својој осетљивости на удар и трење, ХМТД остаје уобичајени експлозив домаће производње и коришћен је у великом броју самоубилачких бомбашких напада и других напада широм света. На пример, то је била једна од компоненти експлозива намењеног за терористичку акцију на међународном аеродрому у Лос Анђелесу у миленијумским заверама 2000.[17][18] и бомбашким нападима на Њујорк и Њу Џерси 2016.[19] као и један од компоненте експлозива покушала је да направи неонацистичка терористичка организација Атомвафен дивизија у Сједињеним Државама.[20]

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  2. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. ^ Taylor, C. A.; Rinkenbach, W. H. Army Ordnance 1924. 5, 463–466
  4. ^ Legler, L. (1885). „Ueber Producte der langsamen Verbrennung des Aethyläthers”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 18 (2): 3343—3351. doi:10.1002/cber.188501802306. 
  5. ^ Schaefer, William P.; Fourkas, John T.; Tiemann, Bruce G. (април 1985). „Structure of hexamethylene triperoxide diamine”. Journal of the American Chemical Society. 107 (8): 2461—2463. doi:10.1021/ja00294a043. 
  6. ^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o. 
  7. ^ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t. 
  8. ^ Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e. 
  9. ^ а б в Морган, Мартін фон (2006). Рускій тєрор (на језику: російська). DRT. стр. 269. 
  10. ^ Stúpajúci trend podomáckej výroby výbušnin a udalosti s tým spojené, Kriminalistický a expertízny ústav Policajného zboru, p. 8 http://www.unms.sk/swift_data/source/dokumenty/skusobnictvo/upravy_2009/odborne_seminare_2008/KEU_BA_01_10_2008.pdf Архивирано 23 септембар 2021 на сајту Wayback Machine, wриттен ин Словак
  11. ^ Еxплосиве Пропертиес оф Примарy Еxплосивес - Спрингер, п.21, сецтион 2.33, ISBN 978-3-642-28436-6 , https://www.springer.com/cda/content/document/cda_downloaddocument/9783642284359-c1.pdf?SGWID=0-0-45-1379807-p174306459 Архивирано на сајту Wayback Machine (21. јул 2018)
  12. ^ Ходгсон,Роберт; Аграwал,Јаи П. (2007). Органиц Цхемистрy оф Еxплосивес. Wилеy. стр. 414. 
  13. ^ Стúпајúци тренд подомáцкеј вýробy вýбушнин а удалости с тýм спојенé, Криминалистицкý а еxпертíзнy úстав Полицајнéхо збору, п. 8 http://www.unms.sk/swift_data/source/dokumenty/skusobnictvo/upravy_2009/odborne_seminare_2008/KEU_BA_01_10_2008.pdf Архивирано 23 септембар 2021 на сајту Wayback Machine, written in Slovak
  14. ^ The Chemistry of Peroxides. 2015. ISBN 9781118412718. 
  15. ^ Багал. „Хімія і технологія ініціюючих вибухових речовин”. http://web.archive.org/web/20180115135747/http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=chemvvisost&author=bagal-li&book=1975 (на језику: російська). Архивирано из оригинала 2018-01-15. г. Приступљено 15. 01. 2018.  Спољашња веза у |website= (помоћ)
  16. ^ Піродовідка. Довідка з вибухових речовин,порохів і піротехнічним складам (на језику: російська). Vandal. 2012. стр. 54—55.  |first1= захтева |last1= у Authors list (помоћ)
  17. ^ U.S. Court of Appeals for the Ninth Circuit (2. 2. 2010). „U.S. v. Ressam” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 4. 10. 2012. г. Приступљено 27. 2. 2010. 
  18. ^ „Complaint; U.S. v. Ressam” (PDF). NEFA Foundation. децембар 1999. Архивирано из оригинала (PDF) 1. 3. 2012. г. Приступљено 26. 2. 2010. 
  19. ^ Cullinane, Susannah; Shimon Prokupecz; Emanuella Grinberg; Holly Yan (20. 9. 2016). „7 questions we have about bombings in New York and New Jersey”. CNN. Приступљено 20. 9. 2016. 
  20. ^ Thompson, A.C. (2018-11-20). Documenting Hate: New American Nazis. Frontline (на језику: енглески). PBS/ProPublica. 15 мин. Приступљено 2019-02-19. 

Literatura[уреди | уреди извор]

Dodatna literatura[уреди | уреди извор]

  • Alfred Stettbacher: Die Schieß- und Sprengstoffe. 2., umgearbeitete Auflage. Barth, Leipzig 1933

Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]

Heksametilen triperoksid diamin на Викимедијиној остави.
Heksametilen triperoksid diamin на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Heksametilen_triperoksid_diamin&oldid=27830749”