Гексаметилентрипероксиддіамін
| Гексаметилентрипероксиддиамін | |
|---|---|
| |
| Назва за IUPAC | 3,4,8,9,12,13-ГЕКСАОКСА-1,6- діазабіцікло[4.4.4]тетрадекан |
| Інші назви | ГМТД, пероксид уротропіну |
| Ідентифікатори | |
| Номер CAS | 283-66-9 |
| PubChem | 61101 |
| SMILES | C1N2COOCN(COO1)COOC2 |
| InChI | 1/C6H12N2O6/c1-7-2-11-13-5-8(4-10-9-1)6-14-12-3-7/h1-6H2 |
| Властивості | |
| Молекулярна формула | C6H12N2O6 |
| Молярна маса | 208,17 г/моль |
| Зовнішній вигляд | біла кристалічна тверда речовина |
| Густина | 1,57 г/см3 |
| Тпл | розкладається при 150 °С |
| Розчинність (вода) | 0,01 (22°C) |
| Розчинність (ацетон) | 0,33 (20°C) |
| Розчинність (діетиловий етер) | 0,017 (22°C) |
| Розчинність (сірковуглець) | 0,01 (22°C) |
| Розчинність (тетрахлорметан) | 0,013 (22°C) |
| Вибухонебезпечність | |
| Ударна чутливість | висока |
| Чутливість до тертя | висока |
| Швидкість детонації | ~4511 м/с |
| Небезпеки | |
| NFPA 704 |
 2
1
4
|
| Температура самозаймання | 133 °С |
| Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа) | |
| Інструкція з використання шаблону | |
| Примітки картки | |
Гексаметилентрипероксиддиамін, ГМТД— ініціююча вибухова речовина. Формула N—(CH2—O—O—CH2)3—N. Скорочена назва: ГМТД. Може бути як в формі порошку так і в формі колоїду. [1]
Структура[ред. | ред. код]
Молекула ГМТД складається з двох N (CH2−)3 з’єднані трьома перекисними містками (−O − O−). Зв'язки навколо атома Нітрогену лежать в одній площині, а кути між ними дорівнюють 120°. Ймовірно, це пов’язано з ефектом притягування електронів атомів кисню, що спричиняє дефіцит електронів на атомах азоту, що призводить до планарної sp²-гібридизації (замість амінної sp³-гібридизації). Це підтверджує вкорочення зв’язків N − C від 1,44 Å в аналогічних макроциклічних амінах до приблизно 1,42 Å у ГМТД[2]
Переваги і недоліки[ред. | ред. код]
Переваги:
- Простота виготовлення
- Доступність матеріалів,
- Швидша детонації порівняно з триперекисом ацетону.
Недоліки:
- Нестійка сполука. Розкладається під дією часу.
- Речовина несумісна з металом [3]
Фізико-хімічні властивості[ред. | ред. код]
ГМТД є білими ромбічними кристалами, що погано розчиняються у воді, спирті, ацетоні, та інших розчинниках. Сильно кородує метали, особливо у вологому стані. Сірчана кислота та бром викликають детонацію. Слаболетюча (0,5 % за добу при 60 °С).[4]
Не гігроскопічна, до світла не чутлива, викликає чихання. На світлі не розкладається. Під час зберігання на відкритому повітрі може поступово розкладатися з появою запаху формаліну, в зв'язку з чим не рекомендуєтся зберігати більше ніж 2-3 місяці. Густина насипна 0,66 г /см³, густина монокристала — 1,3 г/см³. [4]
| Розчинник (100 г) | Розчинність у % |
|---|---|
| Вода | 0,1 |
| Абсолютний спирт | <0,01 |
| Ефір | 0,017 |
| Сіровуглець | <0,01 |
| Тетрахлорметан | 0,013 |
| Оцтова кислота крижана | 0,14 |
| Хлороформ | 0,64 |
| Ацетон | 0,33 |
Як було сказано вище, ГМТД сильно корродує метали, в таблиці нижче показана втрата маси металу в г/м³ за 40 днів за кімнатної температури у вологому вигляді.
| Метал | Втрата у вазі |
|---|---|
| Алюміній | 10 |
| Олово | 18 |
| Цинк | 37 |
| Латунь | 105 |
| Мідь | 122 |
| Свинець | 405 |
| Залізно | 180 |
Вибухові властивості[ред. | ред. код]
Легко чутливий до вогню, чутливий до нагріваня та тертя, чутливість до удару дещо менша, ніж у гримучої ртуті. При підпалі на відкритому повітрі, не пресований, він згоряє миттєвим хлопком зі спалахом, але коли його навіть трохи спресувати у паперовій трубці та підпалити — він детонує.[5]
Швидкість детонації 4560 м/с при 0,88 г/см³ і 5100 м/с при 1,1 г/см³. За бризантністю значно перевершує гримучу ртуть. ГМТД не перепресовуєтся. Працездатність (розширення бомби Трауцля) 340 мл (тротил — 285 мл). Використовується як детонатор. Ініціююча здатність більша ніж у гримучої ртуті, але менша ніж у азида свинцю.[6]
Великі кристали вибухають при пресуванні і дуже небезпечні у використанні, тому крупнокристалічний ГМТД непридатний для спорядження капсулів-детонаторів, так як при пресуванні при 200 кгс/см², а особливо при 500 кгс/см² дає вибух. Дуже чутливий до променя вогню та іскри. Детонує від розпеченої до красна платинової тяги. Від променя вогню ГМТД детонує навіть у вологому вигляді.[7]
Якщо підпалити ГМТД на відкритому повітрі в непресованому вигляді, то ГМТД згорає з негайним хлопком. Якщо запресувати ГМТД в паперову трубку, то ГМТД детонує зі швидкістю 4560-5100 м\с. [4]
| Температура і час | 2 | 8 | 24 | 48 |
|---|---|---|---|---|
| 60° | 0,10 | 0,35 | 0,50 | 0,50* |
| 75° | 0,25 | 0,60 | 1,30 | 2,25** |
| 100° | 3,25 | 29,60 | 67,95 | --- |
*ніяких ознак розпаду
**речовина намокає і злегка зіщулюється; бризантність по пісочній пробі змінюється (до нагрівання 23,7; після нагрівання 22,2).
Слід зауважити, що в суміші з гексогеном, тетрилом, ТЕНом, пікриновою кислотою при 50 °С спад у вазі не прискорюється, а ось у суміші з тротилом і бертолетовою сіллю прискорюється вдвічі порівняно з нагріванням чистої речовини.[7]
| Висота падіння вантажу в см | % вибуху наважки | |
|---|---|---|
| Сухий | Вологий | |
| 60 | 15 | 5 |
| 70 | 25 | 30 |
| 75 | 50 | 35 |
Таблиця нижче демонструє порівняння чутливості ГМТД до удару щодо деяких інших ініціюючих вибухових речовин.
| Речовина | Верхня межа, см | Навіска, мг | Розмір зерен |
|---|---|---|---|
| ГМТД | 10 | 12 | 0,05 |
| Гримуча ртуть | 10,5 | 64 | 0,07 |
| Азид свинцю | 36-40 | 25 | 0,05 |
| Тетразен | 10 | 21 | 0,09 |
Нижня межа у ГМТД для вантажа в 500 г складає 8 см.[8]
Ініціююча здатність[ред. | ред. код]
Не втрачає ініціювання при пресуванні до 773 кг/см² і навіть до 3000 кг/см². Детонація ГМТД від променя полум'я вимагає наявності не менше 150 мг ГМТД, але при укладанні в мідний капсуль речовина здатна детонувати вже в кількості кількох мг при нагріванні капсуля променем вогню. Ініціююча здатність у кілька разів вища, ніж у гримучої ртуті та близька до азиду свинцю, і становить – 0,1 г для тротилу, 0,05 г для тетрилу та ТНФ (гримуча ртуть у цих умовах 0,26–0,21 г відповідно). Докладніша інформація представлена в таблиці нижче: [8]
| Вторинне ВВ | ГМТД | Гримуча ртуть |
|---|---|---|
| ТНТ | 0,10 | 0,26 |
| ТНТ при p = 1.35 г/см³ * | 0,06 | - |
| Пікринова кислота | 0,06 | 0,21 |
| Тетрил | 0,06 | 0,24 |
| Пікрат аммонію | 0,30 | 0,9 |
| Тетранітроанілін | 0,05 | 0,20 |
| Пікрат гуанідина | 0,15 | 0,30 |
| Тринітрорезорцин | 0,10 | 0,20 |
| Гексил | 0,05 | - |
| Тринітробензальдегід | 0,10 | - |
Енергетичні характеристики[ред. | ред. код]
- Теплота утворення — 384,3 ккал/кг
- Ентальпія утворення — 413,7 ккал/кг
- Теплота вибуху — 3,29 МДж/кг
- Фугасність — 340 мл, 140 см³
- Бризантність (пісочна проба, заряд 0,5 г) 42,5 г, гримуча ртуть — 16,5 г, ЦТА — 44,2 г (детальніша інформація нижче в таблиці).
- Об'єм продуктів вибуху 1097 л/кг.
Нижче в таблиці представлена бризантність ГМТД по пісочній пробі — число (г) піску (з вихідних 200 г), роздроблених вибухом навішування ВР у сталевому циліндрі:
Бризантність по пісочній пробі[9]
| Навіска (г) | ВВ | ||
|---|---|---|---|
| ГМТД | Гримуча ртуть | Ціануртріазид | |
| 0,10 | 6,6 | — | 4,8 |
| 0,50 | 42,5 | 16,5 | 44,2 |
| 1,00 | 86,7 | 36,6 | 78,6 |
Бризантність ГМТД не змінюється після 3-місячного зберігання в закритій посудині в сухій або вологій атмосфері навіть при 30 °С, хоча з'являється амінний (формаліновий) запах, що свідчить про розкладання.
| Щільність | Швидкість детонації (м/сек) |
|---|---|
| 0,88 | 4500-4511 |
| 1,10 | 5100 |
| Тиск, кгс/см² | Щільність, г/см3 |
|---|---|
| 100 | 1,05 |
| 200 | 1,15 |
| 800 | 1,30 |
Необережне застосування[ред. | ред. код]
ГМТД є поширеним джерелом травм серед хіміків-любителів. Найчастіша травма - це ампутація пальців. Більшість цих ушкоджень спричинені невеликими кількостями ГМТД, які випадково детонують у безпосередній близькості від пальців, оскільки малі кількості (грами), як правило, недостатньо потужні, щоб відірвати вибухом пальці з відстані, що перевищує 5–10 см.[10]
Через високу вибуховість даної речовини відомий випадок смерті людини за необережностю. Так, в 2009 році від необережного поводження із цією речовиною помер 25-річний студент Київського політехнічного університету. Молодий чоловік мав звичку занурювати гумку перед жуванням в лимонну кислоту, але в той роковий вечір переплутав ємності та занурив гумку в ГМТД. В результаті лице чоловіка було повністю розірване, а від вибуху він помер. Як стверджують родичі цієї особи, перед інцидентом він виготовив ГМТД.[11]
Синтез[ред. | ред. код]
ГМТД отримують завдяки взаємодієї уротропіну з розчинами пероксиду водню в присутності мінеральних або органічних кислот при охолодженні (реакція екзотермічна). Синтез є дуже небезпечним, вимагає чіткого дотримання інструкцій з техніки безпеки при роботі з вибуховими, їдкими та отруйними речовинами. Найбільший вихід (майже 100 %) виходить при використанні 30 % перекису (пергідролю) та льодяної оцтової кислоти. Відомі також методи отримання менш концентрованого перекису водню, формаліну і сульфату амонію. Домішка сірчаної кислоти значно знижує стійкість продукту. Кристали відфільтровують, віджимають і промивають багаторазово водою до нейтральної реакції, зберігають у прохолодному темному місці.
| Спосіб отримання | Вихід ГМТД |
|---|---|
| 30 % H₂O₂ + CH3COOH (льод.), 20 °С лишати на ніч | Вихід кількісний (100 %) |
| 30 % H₂O₂ + лимона-та, 25-30 °С, витримка 17 год. при t° кімн. | Вихід 66-71 % |
| 30 % H₂O₂ + HNO3 (p = 1.45) 15 °С | --- |
Отриманий продукт треба нейтралізувати і висушити. Опісля належить розділити його на шматочки 1-2 мм в розмірах, вагою до 3 грам і тримати шматочки окремо. Важливе правило поводження з ГМТД : основна кількість ГМТД має знаходити подалі від місця грануляції. [4]
Зберігати ГМТД бажано ретельно відмитим, просушеним і при мінімально можливій температурі (зберігання протягом 3-4 років при — 10-15 °С не призводило до помітного зниження бризантності).[12]
Використання[ред. | ред. код]
В основному використовується як ініціююча ВР для детонаторів у бомбах. Але, якщо не потрібна велика потужність (менше 100 г по ТНТ), то можна зробити самостійний заряд.[3]
Подекуди застосовується в диверсійній роботі в російсько-українській війні. Зокрема, при підготовці теракту на аеродромі в Умані, російський вчений-хімік Харионов використовував ГМТД як ініціюючу речовину для спроби підриву цистерн з паливом. Цей підрив спровокував би ланцюгову реакцію вибухів.[13].
Незважаючи на те, що він більше не використовується у жодному військовому застосуванні, і незважаючи на свою чутливість до ударів, ГМТД залишається звичайною саморобною вибуховою речовиною та використовується у великій кількості терактів смертників та інших атак по всьому світу. Наприклад, це був один із компонентів вибухівки, призначеної для бомбардування міжнародного аеропорту Лос-Анджелеса [14] [15] та вибухів у Нью-Йорку та Нью-Джерсі 2016 року[16], а також один із компоненти вибухівки намагалася виготовити неонацистська терористична організація Atomwaffen Division у США.
Примітки[ред. | ред. код]
- ↑ Коллоидный ГМТД. archive.ph. 5 вересня 2015. Архів оригіналу за 5 вересня 2015. Процитовано 4 вересня 2022.
- ↑ Schaefer, William P.; Fourkas, John T.; Tiemann, Bruce G. (1985-04). Structure of hexamethylene triperoxide diamine. Journal of the American Chemical Society (англ.). Т. 107, № 8. с. 2461—2463. doi:10.1021/ja00294a043. ISSN 0002-7863. Процитовано 18 жовтня 2022.
- ↑ а б Блажений, Авдєй (2003). Азбука домашнього тероризму (російська) . Самвидав. с. 306.
- ↑ а б в г Морган, Мартін фон (2006). Рускій тєрор (російська) . DRT. с. 269.
- ↑ Hodgson Agrawal,Jai P., Robert (2007). Organic Chemistry of Explosives (англійська) . Wiley. с. 414.
- ↑ The Chemistry of Peroxides (англійська) . 2015. ISBN ISBN 9781118412718.
{{cite book}}: Перевірте значення|isbn=: недійсний символ (довідка) - ↑ а б Багал. Хімія і технологія ініціюючих вибухових речовин. http://web.archive.org/web/20180115135747/http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=chemvvisost&author=bagal-li&book=1975 (російська) . Архів оригіналу за 15 січня 2018. Процитовано 15 cічня 2018.
- ↑ а б Піродовідка. Довідка з вибухових речовин,порохів і піротехнічним складам (російська) . Vandal. 2012. с. 54—55.
{{cite book}}:|first=з пропущеним|last=(довідка) - ↑ Бубнов, П.Ф, (1979). Ініціюючі вибухові речовини (російська) . ОІХФ АН СССР. с. 25—136.
- ↑ Stúpajúci trend podomáckej výroby výbušnin a udalosti s tým spojené, Kriminalistický a expertízny ústav Policajného zboru, (PDF) (Словацька) . Архів оригіналу (PDF) за 23 вересня 2021. Процитовано 16 жовтня 2022.
- ↑ Студенту из Сум оторвало голову взрывом жвачки во рту. ТСН.ua (рос.). 8 грудня 2009. Архів оригіналу за 27 червня 2018. Процитовано 27 червня 2018.
- ↑ gmtd. archive.ph. 5 вересня 2015. Архів оригіналу за 5 вересня 2015. Процитовано 4 вересня 2022.
- ↑ Цензор.НЕТ. Контррозвідка СБУ затримала в Умані російського вченого-диверсанта, який планував підірвати військовий аеродром. Цензор.НЕТ (укр.). Процитовано 4 вересня 2022.
- ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. 4 жовтня 2012. Архів оригіналу (PDF) за 4 жовтня 2012. Процитовано 16 жовтня 2022.
- ↑ Wayback Machine (PDF). web.archive.org. 1 березня 2012. Архів оригіналу (PDF) за 1 березня 2012. Процитовано 16 жовтня 2022.
- ↑ Yan, Susannah Cullinane,Shimon Prokupecz,Emanuella Grinberg,Holly (20 вересня 2016). 7 questions we have about bombings in New York and New Jersey. CNN (англ.). Процитовано 16 жовтня 2022.