Пентаэритриттетранитрат

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.

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
Температура
 • плавления 141,3 °C
 • кипения 180 °C
 • разложения 150 °C
 • вспышки 215 °C
 • самовоспламенения 200[1] °C
Энтальпия
 • образования -541,65[1] кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
 • в воде не растворим
 • в ацетоне (при 50 °C) 58,76[1]
 • 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
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Физико-химические свойстваПравить

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 плотности 1,6 г/см³.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиямПравить

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%-й 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%-м содержании воды (влажности).

Взрывчатые свойстваПравить

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.
  • Объём 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.

ПрименениеПравить

 
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.

ПолучениеПравить

 
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%-м раствором гидрокарбоната натрия и перекристаллизовывают из ацетона с добавкой гидрокарбоната натрия или карбоната аммония. Выход обычно 90-96 %. 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%-м содовом растворе. Этот метод также не нашел широкого применения в промышленности.

Медицинское применениеПравить

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

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 5 [www.xumuk.ru/spravochnik/721.html XuMuK.ru - Пентаэритриттетранитрат. Мини-справочник по химическим веществам (3340 веществ)]
  2. New Drugs (англ.) // CMAJ. — 1959. — Vol. 80, no. 12. — P. 997—998. — PMID 20325960.
  3. Пентаэритритила тетранитрат (Pentaerithrityl tetranitrate): инструкция, применение и формула.

СсылкиПравить

  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