Пентаэритриттетранитрат

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пентаэритриттетранитрат
PETN.svg
Общие
Сокращения PETN
Традиционные названия Тэн, тетранитропентаэритрит, пентаэритрита тетранитрат, пентрит, ниперит
Хим. формула (CH2ONO2)4C
Рац. формула C5H8N4O12
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 316,25[1] г/моль
Плотность 1,773 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 141,3 °C
Т. кип. 180 °C
Т. разл. 150 °C
Т. всп. 215 °C
Т. свспл. 200[1] °C
Энтальпия образования -541,65[1] кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде не растворим
Растворимость в ацетоне (при 50 °C) 58,76[1]
Растворимость в диметилформамиде (при 100 °C) 70[1]
Классификация
Рег. номер CAS 78-11-5
PubChem
Рег. номер EINECS 201-084-3
SMILES
InChI
ChEBI 25879
ChemSpider
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Пентаэритриттетранитрат (пентаэритрита тетранитрат, тетранитропентаэритрит, тэн, пентрит, ниперит) — химическое соединение (CH2ONO2)4C. Мощное бризантное взрывчатое вещество. Чувствителен к удару. В чистом виде используется для снаряжения капсюлей-детонаторов, а во флегматизированном виде — для снаряжения кумулятивных припасов, детонирующего шнура. Химически стоек. Представляет собой белый порошок кристаллического вида.

Физико-химические свойства[править | править код]

Бесцветное кристаллическое вещество практически не растворимое в воде (0.01 г/100 г при 20°С), трудно растворимое в спирте и эфире но хорошо растворимое в ацетоне (24.8 г/100 г при 20°С и 58.8 г/100 г при 50°С.) и диметилформамиде (70 г/100 г при 100°С). Твердость по Моосу 1.9.

Растворимость ТЭНа в различных растворителях:

Растворитель Температура В 100 г. растворителя
Этилацетат 19°С

50°С

6.322 г

17.868 г

Ацетон 13°С

50°С

25.632 г

57.960 г

Этанол (96 %) 19°С 0.042 г
Этанол абс. 21.5°С 0.129 г
Безводный эфир 19°С 0.165 г
Толуол 17.5°С 0.623 г
Диметилформамид 100°С 70.0 г
Пиридин 19°С

50°С

5.436 г

8.567 г

Вода 19°С

50°С

100°С

0.010 г

0.010 г

0.035 г

Разлагается при продолжительном кипячении с водой, а также со слабыми кислотами и щелочами с образованием динитропентаэритрита. В свою очередь, в щелочной среде может быть использован как мягкий нитрующий агент, по эффективности эквивалентный Тетранитрометану. Воспламеняется с трудом, в малых количествах сгорает спокойно с шипением, при горении плавится. При медленном разложении на проволочной сетке в пламени газовой горелки сильно взрывается. Плотность кристаллов 1.77 г/см³ . Легко прессуется до 1.6 г/см³.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям[править | править код]

Тпл 141 °С с разложением; tвсп около 205 °С. При нагревании разлагается с сильным самоускорением, часто со взрывом. При плавлении переходит в густое бесцветное масло, при охлаждении которого закристаллизовывается снова. Чувствителен к электрической искре, способен наэлектризовываться, поэтому на производстве его рекомендовано покрывать антистатиками. Максимальная электростатическая энергия, при которой ТЭН ещё не детонирует, составляет около 0.2 Дж.

  • Чувствительность к удару: Детонирует безотказно при грузе 2 кг и высоте падения 17 см. Нижний порог — 10 см. Для груза 2.5 кг при 50 % вероятности детонации 13-16 см (Тротил — 148 см, гексоген — 28 см, октоген — 32 см).
  • Чувствительность к трению: 4.5 кгс (тротил — 29.5 кгс, гексоген — 11.5 кгс, октоген — 10 кгс).
  • Восприимчивость к детонации: 0.17 г для гремучей ртути, 0.05 г ТА и 0.03 г для азида свинца. Детонирует от детонатора № 8 даже при 40 % содержании воды (влажности).

Взрывчатые свойства[править | править код]

ТЭН — Мощное ВВ:

  • Теплота взрыва: 5.76 МДж/кг (1300 ккал/кг при 0.9 г/см³, 1350 ккал/кг при 1.7 г/см³).
  • Теплота образования: −125.0 ккал/моль.
  • Энтальпия образования: −407.4 ккал/кг.
  • Температура взрыва: 4200 Кельвинов (примерно 3926°С).
  • Скорость детонации: 6110 м/с при плотности 1.17 г/см³, 7520 м/с при плотности 1.51 г/см³, 8350 м/с при плотн. 1.72 г/см³ и 8590 м/с при плотности 1.77 г/см³.
  • Бризантность: 129—141 % от тротила (песочная проба), 130 % (PDT).
  • Фугасность в Pb-блоке: 500 мл при песочной забивке и 560 мл при водной (Нитроглицерин: 550 и 590 соответственно).
  • Работоспособность в баллистической мортире: 137—145 % от тротила.
  • Объем продуктов взрыва: 768 л/кг, (по другим данным 790 л/кг).
  • Метательная способность: по октогену 93,7 % (плотн. 1.738 г/см³, торцевое метание), для гексогена 97 % (1.76 г/см³).
  • Критический диаметр: 1 мм при плотности 1.0 г/см³ (по другим данным 1.5 мм), при повышении плотности — уменьшение критического диаметра.

Применение[править | править код]

Semtex-H разновидность ПВВ, содержит 38,9 % ТЭНа

Впервые был получен в Германии в 1894 г. Интерес как к мощному ВВ был проявлен после 1-й мировой войны, ограниченно производился в 20-е и 30-е годы XX века. Крупномасштабное промышленное производство началось незадолго до 2-й Мировой войны, когда ацетальдегид и формальдегид стали доступными и дешевыми. Больше всего производился в Германии. В СССР промышленно начал изготавливаться в 1940 г. К концу второй мировой войны и после начал вытесняться из смесей более стойким и безопасным гексогеном. Применялся для снаряжения капсюлей-детонаторов (вторичный заряд), промежуточных детонаторов, детонирующих шнуров, в боеприпасах в смесях и сплавах с флегматизаторами, пластификаторами (ПВВ), тротилом (пентолит), алюминием и т. п., а также в медицине. Однако ТЭН не теряет важности в тех случаях, когда необходимо обеспечить малый критический диаметр (промышленные и военные детонаторы, детонирующие шнуры, промышленные пластичные ВВ и др.). Компонент взрывчатых пенопластов, использующихся для взрывной сварки и штамповки.

Получение[править | править код]

ТЭН-сырец. До перекристаллизации в ацетоне

Получают нитрованием пентаэритрита пятикратным количеством 93-99 % азотной кислоты, свободной от окислов азота. В лабораторной практике часто используют азотную кислоту с добавлением мочевины, способствующей обесцвечиванию кислоты. Нитрование проходит энергично, поэтому необходимо следить, чтобы температура не превысила 20°С, иначе образуется смесь малостабильных и чувствительных нитроэфиров, к тому же возможно развитие опасных самоускоряющихся процессов окисления. ТЭН находится частично в растворенном состоянии, смесь выливают в воду со льдом, кристаллы отфильтровывают, промывают водой, затем теплым 1 % раствором гидрокарбоната натрия и перекристаллизовывают из ацетона с добавкой гидрокарбоната натрия или карбоната аммония. Выход обычно 90-96 %. Следует отметить, что ТЭН как и все другие нитроэфиры необходимо тщательнейшим образом очищать от кислот. Любые примеси кислоты приводят к медленному самопроизвольному разложению продукта в процессе хранения, которое может носить самоускоряющийся характер. При хранении в значительных количествах это может привести к вспышке или взрыву. При этом обычной содовой промывки недостаточно, так как следы кислоты находятся внутри кристаллов, и необходима перекристаллизация из ацетона с добавкой карбоната натрия либо аммония. Производство ТЭНа в промышленности опасно, некристаллизованный продукт термически неустойчив, так как содержит некоторое количество кислоты, не поддающейся нейтрализации при содовой промывке. Однако некоторые сорта ТЭНа, предназначенного для изготовления детонационных шнуров, вместо перекристаллизации измельчают в присутствии воды и добавляют мел. Это позволяет удалить большую часть внутрикристаллической кислоты и обеспечить более низкую стоимость продукта из-за отсутствия операции перекристаллизации.

До 2-й Мировой войны ТЭН также получали по двухстадийному методу: на первой стадии к 90-95 % серной кислоте (бóльшая концентрация вызывает обугливание) добавляют пентаэритрит. На второй стадии добавляют концентрированную азотную кислоту и нитруют при 60°С образовавшиеся сульфоэфиры пентаэритрита. Этот способ в целом более безопасен, чем нитрование одной азотной кислотой, однако требует вдвое большего расхода кислот и специальной очистки ТЭНа от смешанных cульфоэфиров (кипячение в автоклаве в течение часа), поэтому по экономическим соображениям в настоящее время не используется.

ТЭН можно получать нитрованием серно-азотными нитросмесями в одну стадию при 10°С. При этом побочно образуются примеси сульфоэфиров, и необходимо продолжительное кипячение в 1 % содовом растворе. Этот метод также не нашел широкого применения в промышленности.

Медицинское применение[править | править код]

Подобно нитроглицерину и другим органическим нитратам, применяется в качестве вазодилаторного средства[2][3].

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

  1. https://exploders.info/sprawka/88.html
  2. http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=azgotov-prim-vv&author=shtetbaher-a&book=1936
  3. https://exploders.info/books/14.html
  4. http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=chemvvisost&author=hmelnickiy-li&book=19622
  5. http://chemistry-chemists.com/N2_2013/P1/pirosprawka2012.pdf