Nitroskrob
| Идентификација | |
|---|---|
| Својства | |
| C6H6N4O13 | |
| Моларна маса | 342,13 g·mol−1 |
| Агрегатно стање | Svetlo žuti prah |
| Nerastvorljivo | |
| Растворљивост | Rastvorljiv u etanolu, dietil etru, acetonu, hloroformu, etil acetatu, azotnoj kiselini |
| Сродна једињења | |
Сродна једињења
|
Skrob Nitroceluloza |
Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25°C [77°F], 100 kPa). | |
| Референце инфокутије | |
Nitroskrob ili H eksploziv, poznat i kao Skrobni nitrat je uobičajeno ime sekundarnog eksploziva [1] sličnog nitrocelulozi. Slično kao i skrob, sastoji se od dve komponente, nitrovane amiloze i nitrovanog amilopektina. Nitrirani amilopektin generalno ima veću rastvorljivost od amiloze; međutim, manje je stabilan od nitrovane amiloze. [2]
Nitroskrob je destruktivno eksplozivno jedinjenje koje gori pod dejstvom plamena, ali eksplodira pod dejstvom udarnog talasa, to je sekundarni eksploziv sličan nitrocelulozi, proizveden nitracijom skroba mešavinom sumporne kiseline i azotne kiseline ("sulfonitrična" smeša).
Rastvorljivost, brzina detonacije i osetljivost na udar u velikoj meri zavise od nivoa nitriranja. [2]
Zbog sličnosti između skroba i celuloze, uključena hemijska reakcija prati istu osnovnu jednačinu za proizvodnju nitroceluloze:
- 2 HNO3 + C6H10O5 → C6H8(NO2)2O5 + 2 H2O
Istorija
[уреди | уреди извор]Nitroskrob je 1883. godine prvi otkrio francuski hemičar i farmaceut Anri Brakono. [3]
To je rezultat nitriranja skroba rastvorom koncentrovane sumporne kiseline i koncentrovane azotne kiseline.
Često je korišćen u Prvom svetskom ratu kao punilo u ručnim bombama. [4]
Proizvodnja
[уреди | уреди извор]U Sjedinjenim Državama je proizvodnja nitroskroba počela oko 1900. godine, ali je tek razvoj metoda za stabilizaciju materijala 1903. omogućio njegovu širu upotrebu. Eksplozivi na bazi nitroskroba bili su u velikoj meri korišćeni tokom izgradnje Panamskog kanala. [5] Tokom Prvog svetskog rata, SAD su, osećajući nedostatak aromatičnih nitro jedinjenja, razvile masovnu proizvodnju nitroskrobova: prosečna mesečna proizvodnja u periodu od juna 1917. do novembra 1918. iznosila je 2.250 t (4.960.000 lb) i bila je nešto manja od proizvodnje TNT-a (2.450 t (5.400.000 lb) mesečno). Ovaj materijal je korišćen za proizvodnju ručnih bombi (1,75 miliona komada mesečno) i rovovskih granata (160.000 komada mesečno). [5] Još uvek se koristi za civilne aplikacije u SAD. [6]
Nitroskob se dobija mešavinom skrobnih nitrata (skrob estri i azotna kiselina) sa promenljivim brojem vezanih −ONO2 grupa (u zavisnosti od stepena esterifikacije). Koristi se kao zamena za eksploziv.
Dobija se esterifikacijom skroba sa azotnom kiselinom ili smešom za nitriranje; intermedijer se ispere hladnom vodom i osuši na 35—40 °C (95—104 °F; 308—313 K). Proizvod je bledo žuti prah. Njegova tačka paljenja je 183 °C (361 °F; 456 K). Svojstva nitroskroba su slična nitrocelulozi, ali je teži za proizvodnju, manje stabilan i higroskopniji, pa nije našao široku primenu van SAD. [6] U zavisnosti od stepena esterifikacije, nitroskrob se potpuno rastvara u smeši etanola i etra (8,0-12,8% azota), u etanolu (10,0-11,5% azota) i u acetonu (iznad 6,4% azota). Pri ostalim sadržajima azota, nitroskrob se delimično rastvara. [7]
Sinteza
[уреди | уреди извор]Nitroskrob se dobija rastvaranjem skroba u crvenoj dimećoj azotnoj kiselini. Zatim se istaloži dodavanjem rastvora u koncentrovanu sumpornu kiselinu. [2]
Nitroskrob se može stabilizovati refluksovanjem u etanolu da bi se uklonila preostala azotna kiselina. [2]
Karakteristike
[уреди | уреди извор]Nitroskrob ima nešto nižu snagu udarnog talasa od TNT-a, ali moćniji od TATP-a.
Njegov izgled dolazi od belog do žućkastog praha (malo sličnog RDX-u), ali se može plastificirati kao C-4.
Mora biti aktiviran primarnim eksplozivom.
Osnovne karakteristike eksplozije za nitroskrobove sa sadržajem azota (N) od 11,02%:
- Brzina detonacije: 3.020 m/s (9.910 ft/s), 13,43% N - 6.190 m/s (20.310 ft/s);
- Trauzl olovni blok test: odnosno 11,02% N - 260 cm³ 13,43% N - 460 cm³. Što je veći stepen esterifikacije, veća je podložnost udaru, na primer, visina na kojoj se 2 kg (4,4 lb) težine spušta na uzorak izaziva eksploziju, za materijal 13,43% N do 300 mm i iznad 1.000 mm za 11,02% N. [8]
- Zbog negativnog balansa kiseonika (za nitroskrobove sa 12,2% sadržaja azota iznosi -35%). [6] Koristi se u mešavini sa oksidacionim agensima kao što su amonijum nitrat ili natrijum nitrat. [6]
Eksplozivna svojstva
[уреди | уреди извор]Eksplozivna svojstva variraju u zavisnosti od stepena esterifikacije. Visoko esterifikovani nitroskrob pokazuje eksplozivna svojstva uporediva sa TNT-om ili pikrinskom kiselinom; jedinjenje ispod 9% azota praktično nema karakteristike eksploziva. Za nitroskrob sa sadržajem azota (N) od 11,02%, brzina detonacije je 3.020 m/s (9.910 ft/s), za 13,43% N – 6.190 m/s (20.310 ft/s); bubrenje u olovnom bloku, odnosno 11,02% N – 260 cm³ i 13,43% N – 460 cm³. Sa povećanjem stepena esterifikacije povećava se i osetljivost na udar, npr. visina sa koje pada teg od 2 kg (4,4 lb) na uzorak, to izaziva detonaciju za materijal od 300 mm sa 13,43% N, a preko 1.000 mm za materijal sa 11,02% N. [8]
Zbog negativnog balansa kiseonika (za nitroskob sa sadržajem azota od 12,2% iznosi -35% [6]) koristi se u smešama sa oksidantima, kao što su amonijum ili natrijum nitrat. [5]
References
[уреди | уреди извор]- ^ Robert Turkington (26. 10. 2009). Chemicals Used for Illegal Purposes. John Wiley & Sons. стр. 295—. ISBN 978-0-470-18780-7.
- ^ а б в г Liu, Jiping (2019), „Nitrostarch”, Nitrate Esters Chemistry and Technology (на језику: енглески), Singapore: Springer Singapore, стр. 581—598, ISBN 978-981-13-6645-1, S2CID 239210636, doi:10.1007/978-981-13-6647-5_11, Приступљено 2022-02-25
- ^ John Pichtel (15. 9. 2016). Terrorism and WMDs: Awareness and Response, Second Edition. Taylor & Francis. стр. 207—. ISBN 978-1-4987-3901-6.
- ^ Zakaria Abdel-rahman Shalash (1955). Studies on nitration of starch stabilization and explosive prop...
- ^ а б в Urbański, Tadeusz; Hackel, Juliusz; Kwiatkowski, B. (1935). Skrobia, jako surowiec do fabrykacji materjałów wybuchowych (PDF). 74. Przegląd Techniczny. стр. 3—6.
- ^ а б в г д Meyer, Rudolf; Josef Kohler, Axel Homburg (2003). „Nitrostarch”. Explosives. Wiley-VCH. стр. 235. ISBN 3527600515. doi:10.1002/3527600515. ISBN 9783527600519.
- ^ Urbański, Tadeusz (1955). Chemia i technologia materiałów wybuchowych. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej. стр. 250.
- ^ а б Hackel, Juliusz; Urbański, Tadeusz (1934). Własności wybuchowe azotanów skrobi (PDF). 18. Przemysł Chemiczny. стр. 398—401.
