exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике

Ароматические нитросоединения - Динитробензо

Органические соединения, содержащие нитрогруппы -NO2, непосредственно присоединенные к бензольному кольцу. Сочетают широкую сырьевую базу, хорошие эксплуатационные качества, многие обладают хорошей термостойкостью. Наиболее известные ВВ среди ароматических нитросоединений – тринитротолуол (тротил) – самое массовое среди выпускаемых ВВ нормальной мощности для военных нужд и триаминотринитробензол (ТАТБ) – одно из самых малочувствительных, термостойких и безопасных в обращении ВВ.

Динитробензол, m-динитробензол, ДНБ.

Физико-химические свойства:

Бесцветное кристаллическое вещество почти не растворимое в воде (0.052 г на 100 г воды при 20°С, 0.317 г на 100 г воды при 100°С), растворимое в 96%спирте (2.37г на 100 г при 15°С, 11.49г на 100 г при 50°С), хорошо растворимое в бензоле, толуоле, этилацетате, ацетоне. Другие изомеры динитробензола хуже растворимы в органических растворителях, что используют для их разделения. Разлагается щелочами. Одно из самых токсичных нитросоединений, более токсичен чем тротил и пикриновая кислота, как и все ароматические нитросоединения способен всасываться через кожу вызывая головную боль. При частом и систематическом контакте – поражения печени и почек. В первой половине 20 века зафиксированы многочисленные случаи отравления на пр-ве, в т.ч. и летальные. Летуч, особенно с парами воды. Плотность 1.567 г/см3. Плотность литого 1.48-1.5 г/см3. Со многими ВВ образует эвтектические литьевые смеси, напр. 82% ДНБ, 7% гексоген, 9% тринитроксилол - t пл. 80.5°С или 47.5% ДНБ, 52.5% ТЭН - t пл. 65.5°С.
Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
Чувствителен к огню (загорается), но термоустойчив в жидком состоянии: t пл. 91°С, t кип. 302°С. Менее восприимчив к удару и детонации чем тротил. Насыпной ДНБ детонирует от капсюля-детонатора с 1.5г гремучей ртути, прессованный до 1.44 г/см3 не детонирует даже от 3г.
Энергетические характеристики:
Мощность на 13% меньше чем у тротила.  Теплота образования -21.1ккал/кг. Энтальпия образования -38.7ккал/кг. Теплота взрыва 3.43 МДж/кг, скорость детонации 6100 м/с (литой).   Объем продуктов взрыва 670 л/кг. Бризантность по Гессу 10 мм (тротил в этих условиях 12-13мм), по Касту 3.4мм (тротил 4.2мм) по др. данным 2.1мм (тротил 3.6мм). Песочная проба 32г песка (тротил – 43г). Фугасность 260 мл. Работоспособность в баллистической мортире 90% от тротила
Применение:
Впервые был получен Мичерлихом в 1834г и в 1841г Девиллем (Deville). Использовался во время 1 мир. войны в смесях, например вместе с пикриновой кислотой для снаряжения снарядов. Во время 2 мир. войны производился в относительно меньших масштабах и применялся гл. обр. в смеси с аммиачной селитрой для снаряжения авиабомб и в сплавах с тротилом (сплав К-1 ~30%ДНБ) для снаряжения мин с чугунным корпусом. Более дешевый заменитель тротила, но в настоящее время самостоятельного значения практически не имеет из-за токсичности. Значение ДНБ возрастает лишь в случае крупномасштабной войны.
Применялся в нитроцеллюлозных порохах, в смесях с другими ВВ, иногда в чистом виде для заливки снарядов (необходим мощный детонатор).
Получение:
Получают одно- или двухстадийным нитрованием бензола нитрующей смесью. При температуре нитрования 0-5°С примесь изомеров 3-5%, тогда как при ~125°С достигает 14%. От примесей может быть очищен сульфитной обработкой или перекристаллизацией из спирта.
1) Получение в лаборатории:
Осторожно и при постоянном охлаждении смешивают 15 мл концентрированной азотной кислоты и 20 мл. концентрированной серной кислоты (вместо азотной кислоты можно взять нитрат калия или натрия и большее кол–во серной кислоты). Затем медленно, малыми порциями вливают 10 мл. бензола C6H6 при постоянном помешивании. Через 5 мин. смесь выливают в стакан с водой (Выход » 70%). Осевшую жидкость (нитробензол) собирают и вливают в аналогичную нитрующую смесь (10 мл. на 35 мл нитрующей смеси). Сосуд с полученной эмульсией помещают в кипящую водяную баню и держат перемешивая в течение 15 мин. Смесь охлаждают и выливают в 4-х кратный объем воды. Выделившиеся кристаллы промывают, отжимают и сушат. (Выход » 70%). Для получения более чистого 1,3-динитробензола кристаллы перекристаллизовывают из спирта. ДНБ также может быть получен в одну стадию, особенно в присутствии олеума, что используется в пром-ти.
2) Получение с меньшим кол-вом реактивов: Для синтеза берут 20 г бензола. Количество кислотной смеси состава 60% серной кислоты, 32% азотной кислоты и 8% воды определяют из расчета что необходимо иметь избыток азотной кислоты 5-7% от теоретически необходимого.
В нитрационную колбу помещают кислотную смесь и к ней при 40-50°С в течение 20-30мин приливают бензол. Затем в течение получаса реакционную смесь нагревают до 60°С и выдерживают час при этой температуре. Охлажденную массу вливают в делительную воронку, верхний слой нитробензола отделяют.  Полученный нитробензол (плотн. 1.2 г/см3) смешивают с 98% серной кислотой (1:1) и к полученной смеси при 40°С начинают приливать нитрующую смесь состава 28% серной кислоты, 68% азотной кислоты, 4% воды. Количество нитросмеси рассчитывают таким образом, чтобы кол-во азотной кислоты было на 10-20% больше эквимолекулярного. Слив ведут в течение часа, постепенно повышая температуру до 80°С. Затем реакционную смесь нагревают в течение получаса до 95°С, выдерживают час при этой температуре. Дальше поступают как в методе 1.
Литература:

  1. T. Urbanski – Chemistry and Technology of Explosives Vol 1 – Pergamon Press. Oxford. 1964- P. 233-248
  2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver E. Sheffield.  Vol 2 – Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA – 1962. B47.
  1. Rudolf Meyer «Explosives», Fifth Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH. (Electronic) 2002 p212
  1. Хмельницкий Л.И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам Ч2 – М 1962 С 404.
  2. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл – М. Янус К. 2000 с. 218
  1. Орлова Е.Ю. и др. Руководство к лабораторному практикуму по получению нитросоединений. М. 1969 Стр. 86

Автор: ()

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.