Вступление

Тетранитрат эритрита (тетранитроэритрит, ETN) - эфир азотной кислоты - HNO₃ и четырехатомного спирта эритрита - (CH₂OH)₂(CHOH)₂.

Эритрит принадлежит к группе альдитов - многоатомных спиртов, которые формально являются продуктами восстановления альдоз (углеводы, содержащие альдегидную группу). К этой же группе относятся глицерин, сорбит и маннит.

При этерификации эритрита азотной кислотой в реакцию вступают все четыре гидроксила, поэтому формула ETN - (CH₂ONO₂)₂(CHONO₂)₂.

Тетранитрат эритрита является высокомощным взрывчатым веществом (ВВ), однако применения в качестве ВВ он не нашел. Причиной этому являются более высокая цена эритрита, по сравнению с ценой его аналога - пентаэритрита. Другими причинами являются: более высокая чувствительность ETN к механическим воздействиям, а также - несколько меньшая мощность ETN по сравнению с тетранитропентаэритритом (PETN, ТЭН). Однако, ETN используется наряду с PETN и нитроглицерином в медицине в качестве вазодилататора (сосудорасширяющего средства).

Физические, химические и взрывчатые свойства

Тетранитрат эритрита - при нормальных условиях белое кристаллическое вещество без запаха. Максимальная плотность - 1.6 г/см³. Температура плавления - 61°C. Температура разложения - 160°C. Нерастворим в воде, но хорошо растворим в спирте и ацетоне. При комнатной температуре нелетуч. Очищенный ETN обладает довольно хорошей химической устойчивостью и способен храниться в течение длительного времени (десятки лет). При комнатной температуре не гидролизуется водой и слабыми растворами щелочей. Гидролизуется водой при температурах выше 100°C, причем в присутствии небольших количеств кислот и щелочей гидролиз идет быстрее. Скорость детонации - 8100 м/с при максимальной плотности (1.6 г/см³). ETN чувствителен к удару и трению. Детонирует при падении груза массой 2 кг с высоты 13-15 см (PETN - 17 см). При растирании в ступке - громкие щелчки (PETN - то же самое). ETN обладает довольно малым критическим диаметром (минимальным диаметром заряда, при котором возможна детонация). Относительная эффективность по ТНТ (R.E.Factor) - 1.6 (ТЭН - 1.66). Кислородный баланс - положительный (+5.3%).

Синтез тетранитрата эритрита

Внимание! При синтезе тетранитрата эритрита используются концентрированные кислоты, поэтому рекомендуется надеть защитные очки и перчатки. В процессе этерификации могут образовываться токсичные окислы азота, поэтому синтез необходимо проводить под тягой или в хорошо проветриваемом помещении.

Реактивы:

1. Серная кислота (концентрированная) - 110 мл

2. Азотная кислота (концентрированная) - 105 мл

3. Эритрит - 33.5 грамма

4. Гидрокарбонат натрия (для промывки ETN)

Также нам понадобятся термометр и индикаторная бумага.

Приготовление нитрующей смеси (1 этап)

Для приготовления нитрующей смеси было взято 105 мл концентрированной азотной кислоты и 110 мл концентрированной серной кислоты. Готовая нитрующая смесь была охлаждена до 15°С. Нитрующая смесь охлаждалась с помощью нитрата аммония, растворенного в воде (цвет раствора обусловлен примесями в аммиачной селитре).

Добавление эритрита (2 этап)

К нитрующей смеси при постоянном охлаждении и перемешивании постепенно добавляются 33.5 грамма эритрита. При этом температура ни в коем случае не должна превышать 30°С. Оптимальный температурный диапазон: 15-25°С. После добавления большей части эритрита реакционная смесь сильно загустевает, что затрудняет ее перемешивание. При добавлении последних порций эритрита возможно выделение незначительных количеств оксидов азота (в моем случае выделения окислов азота не наблюдалось вообще), однако если в процессе синтеза начали бурно выделяться окислы азота, и температура превысила критический уровень (30°С), то реакционную смесь нужно немедленно вылить в большое количество холодной воды.

Фильтрование и очистка ETN (3 этап)

После окончания добавления эритрита в нитрующую смесь дается выдержка 5-10 минут, потом смесь выливают в сосуд с большим количеством холодной воды. На дне образуется мелкокристаллический осадок тетранитрата эритрита. Затем ETN отфильтровывают и несколько раз тщательно промывают водой и теплым раствором гидрокарбоната натрия до исчезновения кислой реакции (проверяется индикаторной бумагой). При промывке тетранитрата эритрита содовым раствором происходит образование очень обильной и плотной пены, что затрудняет фильтрование продукта. Для очистки ETN от возможных примесей его можно перекристаллизовать из ацетона или спирта (однако, часть ETN будет потеряна при перекристаллизации). Для этого ETN необходимо растворить в минимальном количестве ацетона или спирта при нагревании, затем быстро профильтровать получившийся раствор и вылить его в большое количество холодной воды. При этом ETN выпадает в осадок. Автор статьи ETN не перекристаллизовывал, так как длительного хранения продукта не планируется. В итоге удалось получить 36.38 грамм тетранитрата эритрита. Выход реакции составил 43.87%.

Эксперименты с тетранитратом эритрита

Тетранитрат эритрита высох, и пришло, наконец, время провести с ним эксперименты!

Горение ETN

Для этого опыта было взято 0.5 грамм вещества, которые поместили на лист алюминиевой фольги. Большие количества ETN для этого опыта брать опасно, так как обычное горение может перейти во взрывное. Также ни в коем случае нельзя поджигать ETN в плотной оболочке, поскольку в этом случае возможно не только взрывное горение, но и детонация. При поджигании тетранитроэритрит сначала плавится, а затем резко воспламеняется и сгорает ярко-желтым пламенем без дыма.

Смотреть Видео (18 Мб, .avi )

Сравнение мощности ETN и PETN

Для опыта было взято по 2.7 грамма каждого вещества. В качестве корпусов использованы 2-кубовые шприцы. Оба вещества были спрессованы от руки со всей силой. Оказалось, что ETN прессуется лучше, поэтому в итоге его плотность оказалась выше, чем у PETN. Затем в каждом шприце была сделана прокладка из салфетки, а поверх нее было запрессовано по 0.5 грамм ГМТД. Заряды испытывались на стальной пластине толщиной 2 мм. Взрывы были громкие - напоминали очень хорошие и мощные петарды (только, конечно, по бризантности петардам, мягко говоря, далеко до нитроэфиров).

Смотреть Видео (95 Мб, .avi )

Оба заряда пробили пластину насквозь. ETN оказался сильнее (видимо, причина в том, что у него была выше плотность - при одинаковой плотности PETN мощнее, чем ETN). Результат такой:

PETN - отверстие диаметром 8 мм
ETN - отверстие диаметром 11 мм

Флегматизация ETN

Решил проверить, как изменятся свойства ETN, если к нему добавить флегматизатор. Сделал такой состав:

ETN - 90% (2.7 грамма)
Вазелин - 10% (0.3 грамма)

Чтобы смешать ETN с вазелином, пришлось добавить к смеси ксилол до состояния густой пасты, тщательно перемешать и высушить. Полученная смесь менее чувствительна к удару и трению, чем чистый ETN, а также немного лучше прессуется. Из этой смеси был сделан такой же заряд, как в предыдущем опыте. Испытание проводилось на той же стальной пластине.

Взрыв ETN в бутылке с водой

После испытаний на стальных пластинах мне захотелось попробовать взорвать тетранитрат эритрита под водой. Был сделан заряд из 3 грамм ETN в 2-кубовом шприце. Поверх тетранитроэритрита через бумажную прокладку было запрессовано 0.2 грамм ацетиленид-нитрата серебра. Заряд был полностью герметизирован термоклеем, замедлитель был взят промышленный, так как он без проблем горит под водой. К заряду был примотан магнит - в качестве груза (магнит, потому что он первый попался под руку). Я взял 5 л бутылку с водой и после поджигания замедлителя бросил в нее заряд. Он сразу утонул, и через некоторое время раздался взрыв. Бутылку разорвало, в результате все вокруг было мокрым.

<Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры, Нитропроизводные>

<Химические вулканы и Фараоновы змеи ч.2> <Химические вулканы ч.1> < Опыты со щелочными металлами > < Опыты со щелочными металлами 1 > [Эксперименты с ацетиленом, метаном, пропаном и бутаном] <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 1> <Эксперименты с пропан-бутановой смесью 2> <Эксперименты с фосфором ч.1> <Эксперименты с фосфором ч.2> <Эксперименты с водородом 1> <Эксперименты с водородом 2> <Эксперименты с водородом 3> <Хлористый азот (трихлорид азота). Иодистый азот (нитрид иода)> <Перекись ацетона, ГМТД, органические перекиси> <Черный порох> <Кумулятивный эффект (№5 2011)> <Огонь от капли воды (№1 2012)> <Огонь на ладони (Холодный огонь)> <Ртуть, Амальгамы, Соединения Ртути>
<Нитроглицерин, Этиленгликольдинитрат, Нитроэфиры (Обсудить на форуме)> [Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]