Пређи на садржај

Heksanitrobenzen

С Википедије, слободне енциклопедије
Heksanitrobenzen
Identifikacija
3D model (Jmol)
ChemSpider
  • [O-][N+](=O)c1c(c(c(c(c1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]
Svojstva
C6N6O12
Molarna masa 348,097
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Reference infokutije

Heksanitrobenzen, takođe poznat kao HNB, je eksplozivno jedinjenje visoke gustine sa hemijskom formulom C
6
N
6
O
12
, dobijeno oksidacijom aminske grupe pentanitroanilina vodonik - peroksidom u sumpornoj kiselini. Sadrži 6 atoma ugljenika i ima molekulsku masu od 348,097 Da.

Osobina Vrednost
Broj akceptora vodonika 12
Broj donora vodonika 0
Broj rotacionih veza 6
Particioni koeficijent[1] (ALogP) 1,2
Rastvorljivost[2] (logS, log(mol/L)) -10,1
Polarna površina[3] (PSA, Å2) 274,9
Pogled iz perspektive na kristalnu strukturu heksanitrobenzena, koji pokazuje rotaciju nitro grupa.[4]
Levo: struktura sa loptom i štapom.
Desno: van der Valsova struktura koja ispunjava prostor.

Stabilna konformacija ovog molekula ima nitro grupe rotirane van ravni centralnog benzenskog prstena. Molekul usvaja konformaciju nalik propeleru u kojoj su nitro grupe rotirane za oko 53 °C (127 °F) od ravni.[4]

HNB ima nepoželjno svojstvo da je umereno osetljiv na svetlost i stoga ga je teško bezbedno koristiti. Od 2021. godine, ne koristi se ni u jednoj proizvodnji eksploziva, iako se koristi kao prekursorska hemikalija u jednoj metodi proizvodnje TATB-a, drugom eksplozivu.

HNB je eksperimentalno korišćen kao izvor gasa za eksplozivno pumpani gasnodinamički laser.[5] U ovoj primeni, HNB i tetranitrometan su poželjniji od konvencionalnijih eksploziva jer su produkti eksplozije CO
2
i N
2
dovoljno jednostavna mešavina za simulaciju gasnodinamičkih procesa i prilično slična konvencionalnom gasnodinamičkom laserskom mediju. Voda i proizvodi vodonika mnogih drugih eksploziva mogu da ometaju vibraciona stanja CO
2
u ovom tipu lasera.

Tokom Drugog svetskog rata u Nemačkoj je predložen metod sinteze heksanitrobenzena, a proizvod je trebalo da se proizvodi u poluindustrijskoj razmeri po sledećoj šemi:

C
6
H
3
(NO
2
)
3
→ C
6
H
3
(NHOH)
3
(delimična redukcija)
C
6
H
3
(NHOH)
3
→ C
6
(NO
2
)
3
(NHOH)
3
(nitracija)
C
6
(NO
2
)
3
(NHOH)
3
→ C
6
(NO
2
)
6
(oksidacija)

Potpuna nitracija benzena je praktično nemoguća jer su nitro grupe deaktivirajuće grupe za dalju nitraciju.

HNB se takođe može dobiti drugom metodom. Trinitrobenzen se prvo kuva sa gvozdenim strugotinama i hlorovodoničnom kiselinom. Dobijeni 3,5-dinitroanilin se tretira sa velikim viškom koncentrovane azotne kiseline, ili smeše za nitriranje, na 5 °C (41 °F), a zatim se temperatura podiže na 70 °C (158 °F). Posle 4 sata, smeša je ohlađena ispod 70 °C (158 °F). Pentanitroanilin C6 (NO2 )5NH2 je uklonjen suvim dihloretanom i nitrovan koncertovan sumporne i azotne kiseline.

Druga metoda je oksidisala pentanitroanilin vodonik-peroksidom u velikom višku od 20% oleuma na temperaturi od 0—25 °C (32—77 °F). Kristali su dobro isprani i rekristalisani sa hloroformom.[6]

Pogodniji način da se dobije pentanitroanilin - konverzija 2,4,6-trinitrotoluena sa vodonik-sulfidom u 2-amino-4,6-dinitrotoluensku kiselinu i nitriranje ove druge smešom HNO3 / H2SO4 do dati pentanitroanilin.[7]

Dodatna svojstva

[уреди | уреди извор]
  • Chapman-Jouget detonacioni pritisak: 43 GPa
  • Gustina kristala: 2.01

Fizička svojstva

[уреди | уреди извор]

Tačka topljenja 246—265 °C (475—509 °F) (u zavisnosti od metode prečišćavanja), sublimira na 200 °C (392 °F) u vakuumu bez raspadanja. Gustina, u zavisnosti od načina proizvodnje, iznosi 1,8 - 2,03 g / cm³.

Eksplozivna svojstva

[уреди | уреди извор]

Pozitivne karakteristike eksploziva:

  • Veoma velika brzina detonacije.
  • Veoma visoka toplota raspadanja.
  • Izuzetno visok brisanc.
  • Visoka eksplozivnost.
  • Visoka termička stabilnost, uporediva sa eksplozivima otpornim na toplotu.
  • Nulti balans kiseonika.
  • Može se mešati sa flegmatizatorima.
  • Toplota eksplozije je 6,99 MJ/kg. Brzina detonacije - 9450 m/s pri gustini od 1,9 g/cm³. Pritisak na frontu detonacionog talasa je 40,6 GPa. Gustina - 2,01 g/cm³.

Nedostaci:

  • Hidrolitička nestabilnost;
  • visoka cena proizvodnje, zbog potrebe (u metodi sinteze koja se danas koristi) u koncentrovanom vodonik peroksidu i nekim drugim nijansama.
  • nekompatibilnost sa amonijum soli.
Metoda korišćena u Trećem Rajhu
  1. Da bi se dobio, TNB se prvo kuva sa gvožđem i hlorovodoničnom kiselinom, ili sa amonijum sulfidom. Dobijeni 3,5-dinitroanilin se tretira sa velikim viškom koncentrovane azotne kiseline ili smeše za nitriranje na 5 °C (41 °F), a zatim se temperatura podiže na 70 °C (158 °F). Posle 4 sata smeša se ohladi na ispod 70 °C (158 °F). Pentanitroanilin C6(NO2)5NH2 je odvojen suvim dihloretanom i nitrovan smešom konc. sumporne i azotne kiseline. Prema drugoj metodi, pentanitroanilin se oksiduje vodonik-peroksidom u velikom višku od 20% oleuma na temperaturi od 0—25 °C (32—77 °F). Kristali se temeljno isperu i rekristališu iz suvog hloroforma .
  2. Takođe je opisan način proizvodnje korišćen u Nemačkoj tokom Drugog svetskog rata; zasniva se na redukciji nitro grupa trinitrobenzena (npr. vodonik-sulfida) u -NHOH, nitracijom sa konc. HNO3 до C6(NHOH)3(NO2)3 i naknadna oksidacija smešom HNO3 и CrO3 u HDD.
  3. Pogodniji način za dobijanje pentanitroanilina je redukcija 2,4,6-trinitrotoluena sa vodonik-sulfidom u 2-amino-4,6-dinitrotoluen i nitriranje ovog poslednjeg u pentanitroanilin sa smešom HNO3/H2SO4. Pentanitroanilin, kao i HDNB, je hidrolitički nestabilan.

Heksanitrobenzen ima nepoželjno svojstvo da je umereno osetljiv na svetlost i stoga ga je teško bezbedno koristiti. Trenutno se ne koristi ni u jednoj primeni u proizvodnji eksploziva, iako se koristi kao hemijski prekursor u metodi proizvodnje triaminotrinitrobenzena (TATB), još jednog eksploziva.

HNB je eksperimentalno korišćen kao izvor gasa za dinamički gasni laser sa eksplozivnom pumpom.[8] U ovoj primeni, poput tetranitrometana, oni su poželjniji u odnosu na konvencionalnije eksplozive jer su produkti eksplozije CO2 i N2 dovoljno jednostavna smeša za simulaciju gasnodinamičkih procesa i prilično slična laserskom medijumu.konvencionalna gasna dinamika. Voda i vodonični proizvodi mnogih drugih eksploziva mogu da ometaju vibraciona stanja CO2 u ovom tipu lasera.

Uglavnom se koristi za geološka istraživanja, kao i u uslovima potrebe za njegovom kolosalnom eksplozivnom snagom i termičkom stabilnošću, gde je cena eksploziva od sekundarnog značaja. Razmišlja se o vojnoj proizvodnji, ali zbog visoke cene podaci o širokoj upotrebi nisu dostupni. U vezi sa navedenim, njegova upotreba za terorističke aktivnosti je sve sumnjivija. Visoka eksplozivnost čini heksanitrobenzen obećavajućom komponentom raketnih goriva u budućnosti.

  1. ^ 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. 
  2. ^ 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. 
  3. ^ 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. 
  4. ^ а б Bart, J. C. J. (1968). „The crystal structure of a modification of hexaphenylbenzene” (PDF). Acta Crystallographica Section B. 24 (10): 1277—1287. doi:10.1107/S0567740868004176. 
  5. ^ Condensed explosive gas dynamic laser, United States Patent 4099142
  6. ^ U.S. Patent Number 4,262,148. Synthesis of hexanitrobenzene. April 14, 1981. [en]
  7. ^ U.S. Patent Number 4,248,798. New method for preparing pentanitroaniline and triaminotrinitrobenzenes from trinitrotoluene. February 3, 1981. [en]
  8. ^ Condensed explosive gas dynamic laser, United States Patent 4099142

Spoljašnje veze

[уреди | уреди извор]