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
Т. плав. 141,3 °C
Т. кип. 180 °C
Т. разл. 150 °C
Т. всп. 215 °C
Т. свспл. 200[1] °C
Энтальпия образования -541,65[1] кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде не растворим
Растворимость в ацетоне (при 50 °C) 58,76[1]
Растворимость 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
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

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.

Физико-химические свойства

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 воздействиям

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

    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.
    • Объем 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.

    Применение

    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.

    Получение

    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 %. Следует отметить, что 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 применение

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

    Примечания

    Ссылки