exploders.info - Портал по взрывчатым веществам и пиротехнике

1,3,5-Тринитробензол

Физико-химические свойства:
Бесцветное кристаллическое вещество почти нерастворимое в воде (0.03% при 15°С, 0.5% при 100°С), растворимое в ацетоне (59.1г на 100г ацетона при 17°С. 160.7г на 100г при 50°С),тринитробензолпиридине, этилацетате, толуоле, бензоле (6.18г на 100г бензола при 17°С, 25.7г на 100г при 50°С), конц. азотной и серной кислотах, плохо раств. в спирте. С Na2SO3 образует ярко-красное соединение, разлагаемое кислотами обратно до ТНБ. С щелочами в ацетоне или спирте образует ярко-красные комплексы хиноидной структуры с очень низкой t всп и высокой чувствительностью к удару. Токсичен. Более химически стабилен чем тротил. Плотность 1.688 г/см3. Прессованием можно достигнуть плотности 1.65 г/см3. С некоторыми ВВ образует литьевые эвтектические смеси.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям:
t пл. ок. 122°С, t кип. 315°С, термостойкость: потеря 2% массы за 6ч. при 280°С (в жидком состоянии). t всп. 550°С (5 сек). Чувств. к удару 71 см для 2 кг груза (тротил = 98см, пикриновая кислота -64см). По другим данным для h=25 см и грузе 10 кг 24% (Тротил 4-8%, пикриновая кислота - 25%, гексоген -80%) и 100см для 2.5кг груза при 50% вероятности (в этих условиях тротил 160см, пикриновая кислота 87см). Предельный заряд гремучей ртути для ТНБ при 1.65 г/см3 2г, для литого - 3г.

Энергетические характеристики:
Теплота взрыва 4.45 МДж/кг (по др. данным 4.62 МДж/кг, 850ккал/кг при 0.74г/см3, 1100ккал/кг при 1.66г/см3), Теплота образования 9 ккал/моль, по др. данным -32.1ккал/кг. Энтальпия образования -48.8ккал/кг. Скорость детонации 7350 м/с при плотн. 1.66 г/см3 (заряд диаметром 20мм в бумажной оболочке). Объем продуктов взрыва 711 л/кг. Фугасность - 330 мл. Работоспособность в баллистической мортире 105-117% от тротила. Бризантность по Гессу 111% тротила, по Касту 4.1 мм (тротил 3.6мм). Песочная проба 110% тротила. Метательная способность по октогену 79.4% (Торцевое метание).

Применение:
Впервые был получен Хеппом (Hepp) в 1882г жестким нитрованием динитробензола. В опытном порядке применялся в 1 мир. войне. Использовался во время 2 мир. войны в Германии из-за нехватки толуола для производства тротила. Применяется в детонаторах и в боеприпасах (гл. обр. в бомбах), а также как термостойкое ВВ (в жидком состоянии). Более дорогое ВВ чем тротил, поэтому широкого применения в настоящее время не имеет.

Получение:
В пром-ти ТНБ получают окислением тротила хромовой смесью (дихромат калия + серная кислота) при 40°С или окислением тротила нитрующей смесью при повышенной температуре. Возможно получение жестким нитрованием ДНБ смесью избытка дымящей азотной кислоты и олеума.

Может быть получен кипячением тринитрохлорбензола* в спирте или ацетоне и металлической стружкой (медь, железо, алюминий, магний и т.п.) в присутствии воды. Реакция протекает по условной схеме:

C6H2(NO2)3Cl + Cu + H2O C6H3(NO2)3 + CuCl + CuO.

Или добавлением щелочей (лучше аммиака) к спиртовому раствору тринитробензальдегида.ТНБ отделяют растворением в ацетоне, фильтрацией и перекристаллизацией.

Также отработаны следующие технологии получения: 1. Взаимодействие тротила с формальдегидом и последующее окисление - C6H2(NO2)3C2H4OH азотной кислотой. 2. Окисление тротила азотной кислотой при 220-240°С и 90-100атм (требуется специальная аппаратура).

Недавно был разработан новый способ получения ТНБ в 2 стадии. На первой стадии конденсируют тригидроксибензол (флороглюцин) с гидроксиламином, получая триоксим с выходом 95%, на второй стадии триоксим окисляют раствором азотной кислоты в дихлорметане. Выход ТНБ достигает 75%.

1) Получение ТНБ окислением тротила:
К 3600г конц. серной кислоты при помешивании добавили 360г тринитротолуола. Затем малыми порциями добавляли дихромат натрия (540г). Когда температура смеси достигнет 40°С, стакан ставят в водяную баню с холодной водой. Дихромат добавляют с таким расчетом, чтобы температура смеси была на уровне 45-55°С. Обычно на это требуется от 1 до 2 ч. После окончания добавления вязкую массу перемешивают в течение 2 часов при 45-55°С. Затем смесь выливают в контейнер, содержащий 4 кг льда. Нерастворимую тринитробензойную кислоту отфильтровывают и промывают холодной водой. Ее выход 320-340г.

Полученную тринитробензойную кислоту смешивают с 2 л воды при 35°С. И при помешивании по каплям добавляют небольшое кол-во 15% р-ра гидроксида натрия до тех пор, пока окраска не станет слабо - красной. Когда окраска исчезает добавление щелочи возобновляют. Когда цвет не будет исчезать в течение 5 мин, к смеси добавляют неск. капель уксусной кислоты до обесцвечивания и непрореагировавший тринитротолуол отфильтровывают. К фильтрату приливают 70 куб. см ледяной уксусной кислоты. Затем смесь нагревают в кипящей водяной бане после прекращения газовыделения смесь держат еще полчаса, затем смесь охлаждают, отфильтровывают выпавший тринитробензол и промывают его водой. Фильтрат проверяют на непрореагировавшую тринитробензойную кислоту добавлением неск. капель серной кислоты. Если выпадают кристаллы - раствор нагревают заново.
Выход тринитробензола 145-155г (43-46%).

2) Получение кипячением р-ра пикрилхлорида с медными опилками:
К 100г пикрилхлорида взмученного в 100г 95% спирта, прибавляют 32г меди и смесь нагревают 2 часа на водяной бане с обратным холодильником. Продукт выпадает в виде блестящих чешуек с выходом 68%.

3) Получение из тринитробензальдегида:
Растворяют 3 части тринитробензальдегида в 30 частях спирта и к подогретому раствору добавляют 1 ч конц. р-ра аммиака. Массу перемешивают и охлаждают.

4) Получение из динитробензола:
Динитробензол нитруют смесью 100% азотной кислоты и 60% олеума (3:5) при температуре 110-120°С в течение 6 часов. Выход 65-70%.

Литература:

  1. T. Urbanski - Chemistry and Technology of Explosives Vol 1 - Pergamon Press. Oxford. 1964- P. 248-256.
  2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver E. Sheffield. Vol 2,9 - Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA - 1962,1980. B48-B50, T375-T379.
  3. Rudolf Meyer "Explosives", Fifth Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH. (Electronic) 2002 p351.
  4. Хмельницкий Л.И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам Ч2 - М 1962 С 351.
  5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл - М. Янус К. 2000 с. 548. Орлова Е.Ю. и др.
  6. Руководство к лабораторному практикуму по получению нитросоединений. М. 1969 Стр. 87.

Автор: ()

© Добрейшей души человеки, 2003-2017

При использовании материалов ресурса ссылка обязательна.