Tetranitromethan

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. marts 2021; checks kræver 8 redigeringer .

Tetranitromethan

Generel
Systematisk navn	Tetranitromethan
Forkortelser	NSC 16146, TNM
Traditionelle navne	tetranitromethan; nitroformen
Chem. formel	C (NO2 ) 4
Rotte. formel	CN 4 O 8
Fysiske egenskaber
Stat	farveløs væske
Molar masse	196,04 g/ mol
Massefylde	1,63944 g/cm³
Termiske egenskaber
Temperatur
• smeltning	14,2°C
• kogning	125,7°C
• blinker	113°C
Entalpi
• uddannelse	–37,29 kJ/mol
Damptryk	8,4 mmHg Kunst.
Optiske egenskaber
Brydningsindeks	1,4467
Klassifikation
Reg. CAS nummer	509-14-8
PubChem	24900040
Reg. EINECS nummer	208-094-7
SMIL	C([N+](=O)[O-])([N+](=O)[O-])([N+](=O)[O-])[N+](=O)[O- ]
InChI	InChI=1S/CN4O8/c6-2(7)1(3(8)9.4(10)11)5(12)13NYTOUQBROMCLBJ-UHFFFAOYSA-N
RTECS	PB4025000
CHEBI	82372
FN nummer	1510
ChemSpider	13842838
Sikkerhed
Begræns koncentrationen	0,3 mg/m 3 (i luft)
LD 50	130 mg/kg, rotter, oralt
Toksicitet	irriterende, meget giftig
Risikosætninger (R)	R8 , R25 , R26 , R36/37/38 , R40
Sikkerhedssætninger (S)	S17 , S28 , S36/37 , S45
Kort karakter. fare (H)	H271 , H301 , H319 , H330 , H335 , H351
Forebyggende foranstaltninger. (P)	P220 , P260 , P281 , P284 , P301+P310 , P305+P351+P338
signalord	Farligt
GHS piktogrammer
NFPA 704	en 3 2 OKSE
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Tetranitromethan (gammelt navn: nitroformen ) er en organisk kemisk forbindelse med formlen C(NO 2 ) 4 , relateret til alifatiske nitroforbindelser . Tetranitromethan-molekylet er symmetrisk og har form som et tetraeder , i hvis centrum der er et kulstofatom, og ved hjørnerne - fire nitrogrupper NO 2 . Under normale forhold er ren tetranitromethan en farveløs olieagtig væske med en skarp lugt. Det kan bruges som et stærkt oxidationsmiddel eller nitreringsmiddel , derfor bruges det hovedsageligt i den kemiske industri og som en komponent i raketbrændstoffer. I blandinger med andre organiske stoffer danner det meget følsomme og kraftige sprængstoffer . Stoffet er giftigt ved indånding og ved hudkontakt.

Fysiske egenskaber

Tetranitromethan er en farveløs, olieagtig, meget flygtig væske med en skarp lugt. I forskellige opslagsbøger er de fysisk-kemiske parametre for tetranitromethan forskellige; dette afsnit præsenterer de data, der er accepteret af International Bureau of Physical and Chemical Standards og givet i gennemgangen om tetranitromethans kemi i 1976 [1] . Massefylde ved 20°C: 1,63944 g/ cm3 . Smeltepunkt: 13,9 °C, kogepunkt ved normalt tryk: 127,5 °C.

Det er uopløseligt i vand, også uopløseligt i svovlsyre og polyvalente alkoholer. Lad os opløse i et stort antal organiske opløsningsmidler og i den koncentrerede salpetersyre. Under destillation nedbrydes det delvist, det destilleres med vanddamp.

Kemiske egenskaber

På grund af tilstedeværelsen af fire nitrogrupper i et molekyle er tetranitromethan et stærkt oxidationsmiddel. Ren tetranitromethan er et svagt sprængstof, men med organiske stoffer danner det eksplosive blandinger, hvis kraft er større end nitroglycerins.

Tetranitromethan i vand eller alkoholiske opløsninger af alkalier undergår hydrolyse med dannelse af trinitromethan eller dets salte:

{\displaystyle {\mathsf {C(NO_{2})_{4}+H_{2}O\rightleftarrows CH(NO_{2})_{3}+HNO_{3))))

{\mathsf {C(NO_{2})_{4}+KOH+C_{2}H_{5}OH\højrepil C(NO_{2})_{3}K+C_{2}H_ {5}NEJ_{2}K+H_{2}O}}

Vandige opløsninger af alkalier hydrolyserer tetranitromethan fuldstændigt:

{\mathsf {C(NO_{2})_{4}+6KOH\rightarrow K_{2}CO_{3}+4KNO_{2}+3H_{2}O))

Tetranitromethan i nærvær af pyridin i et alkalisk medium nitraterer organiske forbindelser. Under påvirkning af tetranitromethan korroderer kobber og jern , aluminium , rustfri legeringer og glas er stabile .

Jern er dog modstandsdygtigt over for tetranitromethan, hvis der tilsættes svovlsyre til sidstnævnte i en mængde på 0,2 vægt%. Denne omstændighed gør det muligt at opbevare og transportere tetranitromethan i jernbeholdere.

Henter

Det blev først syntetiseret af den russiske kemiker L. N. Shishkov i 1857 ved nitrering af trinitromethan [2] . Tetranitromethan opnås på forskellige måder [3] [4] , blandt hvilke de mest kendte reaktioner er destruktiv nitrering af acetylen , keten eller eddikesyreanhydrid med koncentreret salpetersyre .

Destruktiv nitrering af eddikesyreanhydrid

Den destruktive nitreringsreaktion af eddikesyreanhydrid forløber ifølge ligningen:

{\mathsf {4(CH_{3}CO)_{2}O+4HNO_{3}\højrepil C(NO_{2})_{4}+7CH_{3}COOH+CO_{2)) }

Reagenserne blandes i et støkiometrisk forhold og opbevares i 5-7 dage ved en temperatur på 25-28 o C. Produktudbyttet er 70-75%. Tetranitromethan dannet som en tung olieagtig væske fraskilles ved dekantering , destilleres med vanddamp og tørres over calciumchlorid . Denne metode er praktisk under laboratorieforhold. Dens ulempe er varigheden af nitreringsprocessen [5] . Metoden blev også brugt i industriel skala i USA af Nitroform Products, men i 1953 blev tetranitromethananlægget fuldstændig ødelagt af en eksplosion, hvis sandsynlige årsag var en stigning i temperaturen i den reagerende blanding på grund af en funktionsfejl i omrører eller sensibilisering af blandingen med katalysatorurenheder [6] .

Destruktiv nitrering af acetylen

Reaktionen af destruktiv nitrering af acetylen med koncentreret salpetersyre forløber i overensstemmelse med følgende globale ligning:

{\mathsf {5C_{2}H_{2}+38HNO_{3}\rightarrow 3C(NO_{2})_{4}+24H_{2}O+7CO_{2}+26NO_{2)) }

Udbyttet af tetranitromethan er ca. 60%. Denne metode blev brugt under Anden Verdenskrig, mens selve nitreringsprocessen foregik i to trin. Først blev acetylen nitreret til trinitromethan, som ikke blev isoleret fra reaktionsblandingen. Derefter, i det andet trin, udført med tilsætning af koncentreret svovlsyre, blev trinitromethan omdannet til tetranitromethan, som blev adskilt fra syren ved adskillelse. Reaktionen udføres ved en temperatur på 45-50 o C (men ikke højere end 60 o C) i nærværelse af en katalysator ( kviksølv(II)nitrat ) [7] .

Ansøgning

I 1948 testede NII-4 fra Academy of Artillery Sciences fra Ministeriet for de væbnede styrker i USSR en raketmotor med flydende drivstof ved hjælp af tetranitromethan som oxidationsmiddel. Lederen af arbejdet var N. G. Chernyshev . Den specifikke impuls viste sig at være 20 % højere end for petroleums-iltmotorer.

Den 1. september 1949 begyndte et pilotanlæg fra Ministeriet for Landbrugsteknik (det var i disse år, der var involveret i produktion af raketter) arbejde i byen Chapaevsk til produktion af tetranitromethan.

Brugen af tetranitromethan som raketbrændstof er hæmmet af dets høje smeltepunkt.

Tetranitromethan anvendes hovedsageligt til fremstilling af trinitromethan og i nitreringsreaktioner i laboratoriepraksis.

Sikkerhed

Ren tetranitromethan er et svagt sprængstof, ufølsomt over for stød og andre initieringsmetoder. Men når du arbejder med det, er det nødvendigt nøje at overholde de forholdsregler, der udelukker indtrængen af organiske urenheder i det. Blandinger af tetranitromethan med organiske stoffer er kraftige og meget følsomme sprængstoffer, ekstremt farlige at håndtere [8] .

Toksicitet

Tetranitromethan er et meget giftigt stof. I overensstemmelse med GOST 12.1.005-76 tilhører tetranitromethan, afhængigt af graden af påvirkning på den menneskelige krop, stoffer i den anden fareklasse . Tærskelkoncentrationen i luften er 0,003 mg/l, den maksimalt tilladte koncentration er 0,001 mg/l [9] (i den atmosfæriske luft); i luften i arbejdsområdet - er 0,3 mg/m 3 . Ved indånding forårsager det irritation af luftvejene. Med langvarig eksponering forårsager methæmoglobinæmi , lungeødem , påvirker leveren, nyrerne og centralnervesystemet. Skadelig ved kontakt med slimhinder og hud; ved subkutant injektion kan det forårsage vævsnekrose.

Eksperimenter har vist, at tetranitromethandamp kan forårsage dannelse af ondartede tumorer i lungerne (alveolære og bronchiale adenomer og carcinomer) hos rotter og mus. En sjælden form for kræft, pladecellekarcinom er også blevet bemærket . Som følge heraf anses tetranitromethan på trods af manglen på direkte eksperimentel evidens for at være et kræftfremkaldende stof for mennesker med en betydelig grad af sandsynlighed [10] .

Noter

↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2052-2053.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2051.
↑ Synteser af økologiske præparater. Samling 3. / Udg. acad. B.A. Kazansky. - M . : Forlag for udenlandsk litteratur, 1952. - S. 411-413. — 581 s.
↑ Poe Liang. Tetranitromethan // Org. Synth .. - 1941. - T. 21 . - S. 105 . - doi : 10.15227/orgsyn.021.0105 . Arkiveret fra originalen den 4. december 2014.
↑ Orlova, Chemistry and technology of blazing and explosives, 1973 , s. 407.
↑ Urbansky, 1964 , s. 593.
↑ Urbansky, 1964 , s. 594.
↑ Orlova, Chemistry and technology of blazing and explosives, 1973 , s. 406.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2054.
↑ Tetranitromethan. (engelsk) // Rapport om kræftfremkaldende stoffer: kræftfremkaldende profiler / US Dept. of Health and Human Services, Public Health Service, National Toxicology Program. - 2011. - Bd. 12. - S. 402-403. — PMID 21863104 .

Litteratur

Altukhov K. V., Perekalin V. V. Kemi af tetranitromethan // Fremskridt i kemi. - 1976. - T. 45 , nr. 11 . - S. 2050-2076 .
Kemisk encyklopædi i fem bind. Køn - tre. - M .: "Big Russian Encyclopedia", 1995. - T. 4. - S. 1102. - ISBN 5-85270-092-4 .
Kantemirov B. N. . Nikolai Gavrilovich Chernyshev. — M .: Nauka, 2012. — 175 s. - ISBN 978-5-02-037988-6 .
Neiland O. Ya. Organisk kemi: Proc. for kemi. specialist. universiteter. - M . : Højere skole, 1990. - 751 s. — ISBN 5-06-001471-1 .
Orlova E. Yu . Kemi og teknologi inden for sprængning og sprængstoffer. — 2. oplag, revideret og forstørret. - L. : Kemi, 1973. - 688 s.
CRC Håndbog i Kemi og Fysik / Red. af D. R. Lide.. - 90. Udgave. - CRC Press (Taylor og Francis Group), 2009. - 2804 s. — ISBN 978-1-4200-9084-0 .
Urbansky T. Sprængstoffers kemi og teknologi. Vol. 1 . - Pergamon Press, 1964. - 635 s. - ISBN 978-0080102382 .