tntab
TRANSCRIPT
TNTAB
Zgromadził i opracował: DaKo
O2N NO2
NO2
N3 N3
N3 1,3,5-trinitro-2,4,6-triazydobenzen (trinitotriazydobenzen) TNTAB
1. Właściwości fizykochemiczne2. Właściwości wybuchowe3. Otrzymanie i zastosowanie4. Sposób otrzymania5. Notatki własne
1. Właściwości fizykochemiczne:TNTAB tworzy zielono-żółte kryształy o temperaturze topnienia 128-130°C (z rozkładem) i
gęstości 1,8054g/cm3. Jest on przedstawicielem azydków organicznych. Nie rozpuszcza się w
wodzie i nie jest higroskopijny. W obecności wilgoci nie działa na stal, miedź ani mosiądz. W
temperaturze topnienia (t.t. 131°C) ulega rozkładowi z wydzieleniem azotu i utworzeniem
domniemanego sześcionitrozobenzenu (również substancji wybuchowej).
NO2
NO2O2N
N3
N3
N3
3N2 +
N
O
N
O
N
O
N
O
N
O
N
O
szecionitrozobenzenTNTAB
Przedstawiona reakcja zachodzi również w temperaturze niższej. W temperaturze 20°C w ciągu
3 lat ulega rozkładowi z utworzeniem sześcionitrozobenzenu 0,665% substancji, temperaturze
35°C w ciągu 1 roku 2,43%, temperaturze 50°C w ciągu 20 dni 0,65%, a w temperaturze
100°C w ciągu 14 godzin przemianie ulega całość substancji. Rozkład ten jest jednak
autokataliczny. Łatwo się rozpuszcza się w acetonie, acetonie bardzo słabo w alkoholu.
Produkt techniczny oczyszcza się przez krystalizację z chloroformu. Nie reaguje z metalami.
TNTAB wykazuje zadawalającą trwałość chemiczną w temperaturze do 50°C. Podgrzewany
przez 14 godzin w temperaturze 100°C traci około 25% masy. Podczas rozkładu wydziela się
azot. Wytrzymuje próbę Abla (zmiana zabarwienia papierka jodoskrobiowego) w temperaturze
80°C przez 70 min.
2.Właściwości wybuchoweWrażliwość na tarcie i uderzenie TNTAB jest mniejsza niż piorunianu rtęci. Detonuje z
prędkością 7500 m/s przy gęstości 1,54 g/cm3. Jego maksymalna gęstość wynosi 1,8054 g/cm
3.
Zdolność do wykonania pracy mierzona w bloku ołowianym wynosi 500 cm3, a zdolność
pobudzenia do detonacji innych MW jest wyższa niż azydku ołowiu. Minimalny ładunek
TNTAB do zainicjowania detonacji w TNT wynosi 0,02 g (ładunek TNT 1g zaprasowany pod
ciśnieniem 50 MPa), a w stosunku do tetrylu jedynie 0,01 g.
3.Otrzymanie i zastosowanie:TNTAB otrzymał po raz pierwszy O.Tureck w 1931 r. Jest to nadal podstawowa metoda jego
otrzymania. Surowcem do produkcji TNTAB jest trichlorobenzen, który się otrzymuje przez
chorowanie aniliny i hydrolizę utworzonej z niej później soli dwuazoniowej:
NH2 NH ClH
Cl
ClCl
NH2
ClH CL2
Cl
Cl
Cl
H2SO4
NaNO2 alkohol+
.
Cl
Cl
ClCl
Cl
Cl
SO3H
SO3HHO3S O2N NO2
NO2
Cl
Cl
ClH2SO4 SO3+ HNO3
100*C 100*C ( 140*C)
O2N NO2
NO2
Cl
Cl
Cl
NO2
NO2O2N
N3
N3
N3
+ 3NaN33NaCl+
H2O/C2H5OH
20*C
TNTAB dotychczas nie znalazł praktycznego zastosowania ze względu na niską trwałość
chemiczną, szczególnie w czasie podgrzewania i znacznie bardziej złożony niż azydek ołowiu
proces otrzymania. Jednak mimo to, jego wysokie parametry detonacyjne i wyższa od azydku
ołowiu zdolność inicjująca, stanowią, według niektórych autorów, istotną perspektywę
wykorzystania w dalszej przyszłości.
4.Sposób otrzymaniaPotrzebny do syntezy trinitrotriazydobenzenu symetryczny trinitrotrichlorobenzen otrzymuje
się przez nitrowanie 1,3,5-trichlorobenzenu.
1 Etap: Otrzymanie 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzenu z 1,3,5-trichlorobenzenu:
.
Cl
Cl
ClCl
Cl
Cl
SO3H
SO3HHO3S O2N NO2
NO2
Cl
Cl
ClH2SO4 SO3+ HNO3
100*C
Odczynniki:
x 30% oleum ( stężony kwas siarkowy + SO3)
x dymiący kwas azotowy
x 1,3,5-trichlorobenzen
W jednolitrowej kolbie kulistej, zaopatrzonej w mieszadło, termometr, chłodnice zwrotną i
wkraplacz, umieszcza się 490 g 30% oleum, a następnie przy stałym mieszaniu wprowadza się
do niego 50 g sproszkowanego 1,3,5-trichlorobenzenu z taką prędkością, aby następował
stopniowo wzrost temperatury aż do 100°C (około 1°/min). Po wprowadzeniu całej ilości
trichlorobenzenu zawartość kolby wygrzewa się jeszcze przez trzy godziny w temperaturze
100°C, utrzymując stałe mieszanie. Sprawdzeniem zakończenia reakcji sulfonowania jest
całkowite rozpuszczenie się w wodzie próbki pobranej z kolby.
Po zakończeniu reakcji sulfonowania, schładza się zawartość kolby do temperatury 50°C i przy
stałym mieszaniu wkrapla się powoli 150 g stężonego (99%) dymiącego kwasu azotowego
(d=1,52). W czasie dodawania kwasu azotowego temperatura wzrasta i kwas należy dozować z
taką prędkością, aby temperatura nie przekroczyła 100°C. Po wprowadzeniu całości kwasu
azotowego zawartość kolby wygrzewa się w temperaturze 100°C przez 10-14 godzin, przy
stałym mieszaniu, a następnie bardzo powoli podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej do
140-145°C; temperaturę należy podnosić bardzo ostrożnie, aby nie dopuścić do samorzutnego
wzrostu temperatury mieszaniny reakcyjnej. Operacja ta trwa kilka (do 6) godzin. Po
osiągnięciu temperatury 140-145°C wygrzewa się zawartość kolby na tym poziomie w ciągu
15 godzin przy stałym mieszaniu.
Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej wytrąca się krystaliczny osad 1,3,5-trinitro-2,4,6-
trichlorobenzenu, który odsącza się na lejku z dnem porowatym. Osad z lejka wrzuca się do
zlewki z wodą i dobrze wymywa, a następnie ponownie odsącza na lejku z dnem porowatym i
wymywa wodą do odczynu obojętnego. Wymyty i odsączony dobrze produkt suszy się w
suszarce próżniowej lub eksykatorze wypełnionym bezwodnym chlorkiem wapnia. W ten
sposób otrzymuje się około 58 g 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzenu o temperaturze topnienia
189-190°C, co odpowiada 66,5% wydajności teoretycznej.
Coś prostszego:Odczynniki:
x stęż. H2SO4
x azotan (V) sodu
x 1,3,5-trichlorbenzen
Do kolby umieszczonej na łaźnio olejowej wlewamy 220 cm3
stężonego kwasu siarkowego i
dodajemy 51 g azotanu(V) sodu. Cały czas mieszając ogrzewamy mieszaninę do temperatury
100°C i utrzymujemy temperaturę przez 20 minut. W ten sposób dochodzi do rozkładu azotanu
sodu pod wpływem kwasu siarkowego na kwas azotowy (który jest prawie bezwodny).
Następnie do mieszaniny dodajemy 20 g 1,3,5-trichlorbenzenu i podwyższamy temperaturę do
145-155°C. Wysoka temperatura jest niezbędna do całkowitego znitowania 1,3,5-
trinitrobenzenu. Temperaturę około 150°C utrzymujemy około 4 godziny. Potem chłodzimy
całą mieszaninę do temperatury pokojowej (żeby przyspieszyć ochładzanie można dodać
pokruszony lód). Powstaną żółte kryształy, które trzeba odfiltrować i przemyć wodą. Całość
można wysuszyć w temperaturze 40-60°C.
Otrzymany 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzen (TCB) możemy też wykorzystać do otrzymania
1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzenu (TATB).
2 Etap: Otrzymanie 1,3,5-trinitro-2,4,6-triazydobenzenu z 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzenu:
O2N NO2
NO2
Cl
Cl
Cl
NO2
NO2O2N
N3
N3
N3
+ 3NaN33NaCl+
Odczynniku:
x azydek sodu
x 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzen
Do 4 g azydku sodu rozpuszczonego w 50 cm3
roztworu wodno-alkoholowego (70/30)
wprowadza się małymi porcjami 5 g, 1,3,5-trinitro-2,4,6-trichlorobenzenu, przy stałym
mieszaniu w temperaturze pokojowej. Po wprowadzeniu całej ilości 1,3,5-trinitro-2,4,6-
trichlorobenzenu zawartość naczynia reakcyjnego miesza się jeszcze przez 30 min. W tym
czasie wytrąca się osad 1,3,5-trinitro-2,4,6-triazydobenzenu, który po odsączeniu przemywa się
roztworem wodno-alkoholowym. Surowy produkt oczyszcza się przez krystalizacje w
chloroformu i suszy na powietrzu. Otrzymuje się około 3,5 g 1,3,5-trinitro-2,4,6-
triazydobenzenu o temperaturze topnienia 128-130°C, co stanowi 65% wydajności
teoretycznej.
5.Notatki własne(zgromadził i opracował DaKo, ale jeśli masz jakieś uwagi lub sugestie pisz je dla siebie poniżej lub prześlij na e-maila: [email protected] :-)