El tetranitrato de eritritol ( ETN ) es un compuesto explosivo químicamente similar al PETN , [1] aunque se cree que es un poco más sensible a la fricción y al impacto.
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| Nombres | |
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| Nombre IUPAC [( 2R, 3R ) -1,3,4-trinitrooxibutan-2-il] nitrato | |
| Otros nombres Tetranitrato de eritritilo ( DCI ) | |
| Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
| CHEBI | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA | 100.027.940  |
PubChem CID | |
| UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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| Propiedades | |
| C 4 H 6 N 4 O 12 | |
| Masa molar | 302,108 g · mol −1 |
| Densidad | 1,7219 (± 0,0025) g / cm 3 |
| Punto de fusion | 61 ° C (142 ° F; 334 K) |
| Punto de ebullición | Se descompone a 160 ° C |
| Peligros | |
| Pictogramas GHS |    |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| Datos explosivos | |
| Sensibilidad a los golpes | Medio (2,0 Nm) |
| Sensibilidad a la fricción | Medio |
| Velocidad de detonación | 8200 m / s |
| Factor RE | 1,60 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 verificar ( ¿qué es ?)  | |
| Referencias de Infobox | |
Como muchos ésteres de nitrato , ETN actúa como vasodilatador y fue el ingrediente activo en las tabletas originales de " liberación sostenida ", fabricadas bajo una patente de proceso a principios de la década de 1950, llamada " nitroglyn ". [ cita requerida ] La ingestión de ETN o el contacto prolongado con la piel puede provocar la absorción y lo que se conoce como "dolor de cabeza nitro".
Propiedades
ETN tiene una velocidad de detonación relativamente alta de 8206 m / sa una densidad de 1,7219 (± 0,0025) g / cm 3 . [2] Es de color blanco e inodoro. El ETN se mezcla comúnmente con otros explosivos de alto poder . Es algo sensible a los golpes y la fricción, por lo que se debe tener cuidado al manipularlo. ETN se disuelve fácilmente en acetona y otros solventes cetónicos . La sensibilidad al impacto y la fricción es ligeramente superior a la sensibilidad del tetranitrato de pentaeritritol (PETN). La sensibilidad del ETN fundido y prensado es comparable. Los nitratos más bajos de eritritol, como el trinitrato de eritritol, son solubles en agua, por lo que no contaminan la mayoría de las muestras de ETN.
Al igual que PETN, ETN es conocido por tener una vida útil muy larga. Los estudios que observaron directamente la estructura cristalina no vieron signos de descomposición después de cuatro años de almacenamiento a temperatura ambiente. ETN tiene un punto de fusión de 61 ° C, en comparación con PETN que tiene un punto de fusión de 141,3 ° C. Estudios recientes de la descomposición de ETN sugirieron un paso limitante de velocidad unimolecular en el que el enlace O-NO2 se escinde y comienza la secuencia de descomposición. [3]
El ETN puede y debe recristalizarse para eliminar los ácidos atrapados de la síntesis. El etanol o metanol caliente es un disolvente viable (cerca de 10 g de ETN / 100 ml de EtOH). El ETN precipitará como grandes plaquetas con una densidad aparente de aproximadamente 0,3 g / cm 3 (material esponjoso) cuando la solución de ETN / etanol se vierte rápidamente en varios litros de agua fría. Se producen cristales finos más pequeños mediante la adición lenta de agua en dicha solución de ETN / etanol con mezcla intensa. Se pueden preparar cristales muy finos mediante enfriamiento por choque de una solución de ETN / etanol tibia en un baño de enfriamiento por debajo de -20 ° C. ETN se puede presionar fácilmente a mano hasta aproximadamente 1,2 g / cm 3 (con un ligero riesgo de detonación accidental).
Incluso pequeñas muestras de ETN del orden de 20 mg pueden causar explosiones relativamente poderosas que bordean la detonación cuando se calientan sin confinamiento, por ejemplo, cuando se colocan sobre una capa de papel de aluminio y se calientan con llamas desde abajo.
ETN se puede fundir-fundir en agua tibia (aproximadamente 65 ° C). Es posible una ligera descomposición (a menudo revelada por el cambio de color de blanco a amarillo muy claro). No obstante, no se han confirmado informes de reacciones descontroladas que conduzcan a una explosión (cuando se realiza una fundición con solo un balde de agua tibia y ETN recristalizado). El ETN fundido, si se enfría lentamente durante un período de 10 a 30 minutos, tiene una densidad de 1,70 g / cm 3 , una velocidad de detonación de 8040 m / sy una presión de detonación P cj de aproximadamente 300 kbar. Su brillo es mucho más alto que el de Semtex (alrededor de 220 kbar, dependiendo de la marca) [2] [4] [5] Las mezclas de ETN fundido con PETN (alrededor del 50:50% en peso) son los explosivos más brillantes que pueden producir aficionados moderadamente equipados. Estas mezclas tienen una P cj ligeramente superior a 300 kbar y una velocidad de detonación superior a 8 km / s. Esto está cerca del máximo de explosivos militares desplegados como LX-10 o EDC-29 (aproximadamente 370 kbar y cerca de 9 km / s). [6]
El ETN a menudo se plastifica usando PIB / aglutinantes de aceite sintético (muy comparable al sistema aglutinante en C4 ) o usando ésteres nítricos líquidos. Los explosivos plásticos a base de PIB no son tóxicos y completamente comparables a C4 o Semtex con P cj de 200–250 kbar, dependiendo de la densidad (influenciada por el tamaño del cristal, la cantidad de aglutinante y la cantidad de laminación final). Los sistemas EGDN / ETN / NC son tóxicos al tacto, bastante sensibles a la fricción y al impacto, pero generalmente un poco más potentes que C4 (P cj de aproximadamente 250 kbar y E det de 5,3 MJ / Kg) y más potentes que Semtex (P cj de aproximadamente 220 kbar y E det por debajo de 5 MJ / kg) con P cj de aproximadamente 250-270 kbar y E det de aproximadamente 6 MJ / kg. [ cita requerida ] Tenga en cuenta que diferentes softwares explosivos [ aclaración necesaria ] y diferentes pruebas experimentales producirán presiones de detonación absolutas que pueden variar en un 5% o más con las proporciones relativas que se mantienen.
El ETN fundido da resultados no válidos en la prueba de Hess, es decir, la deformación es superior a 26 mm, con el cilindro de plomo completamente destruido. Semtex 1A da sólo 21 mm en la misma prueba, es decir, ETN fundido es al menos un 20% más brillante que Semtex 1A. [7]
ETN fundido o explosivos plásticos ETN de alta densidad / bajo contenido inerte son uno de los materiales en "listas de vigilancia" para el terrorismo.
Equilibrio de oxígeno
Una cualidad que tiene este explosivo, que el PETN no tiene, es un balance de oxígeno positivo , lo que significa que ETN posee oxígeno más que suficiente en su estructura para oxidar completamente todo su carbono e hidrógeno al momento de la detonación . Esto se puede ver en la siguiente ecuación química esquemática.
- 2 C 4 H 6 N 4 O 12 → 8 CO 2 + 6 H 2 O + 4 N 2 + 1 O 2
Mientras que el PETN se descompone en:
- 2 C 5 H 8 N 4 O 12 → 6 CO 2 + 8 H 2 O + 4 N 2 + 4 CO
El monóxido de carbono (CO) todavía requiere oxígeno para completar la oxidación a dióxido de carbono (CO 2 ). Recientemente se ha aclarado un estudio detallado de la química de descomposición de ETN. [3]
Por lo tanto, por cada dos moles de ETN que se descomponen, se libera un mol libre de O 2 . Este oxígeno podría usarse para oxidar un polvo metálico agregado o un explosivo deficiente en oxígeno, como TNT o PETN. A continuación se muestra una ecuación química de cómo el oxígeno de ETN oxida PETN. El oxígeno extra del ETN oxida el monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO 2 ).
- 2 C 4 H 6 N 4 O 12 + 1 C 5 H 8 N 4 O 12 → 13 CO 2 + 10 H 2 O + 6 N 2
Fabricar
Al igual que otros polioles nitrados , el ETN se elabora nitrando eritritol mediante la mezcla de ácido sulfúrico concentrado y una sal de nitrato , o utilizando una mezcla de ácido sulfúrico y nítrico.
Ver también
- Hexanitrato de manitol
- Pentanitrato de xilitol
Referencias
- ↑ El tetranitrato de eritritol fue sintetizado por primera vez por el químico británico John Stenhouse (1809-1880) en 1849. Extrajo el azúcar simple eritritol (al que llamó "eritroglucina") del liquen y luego estudió su química. Véase: John Stenhouse (1 de enero de 1849) "Examen de los principios próximos de algunos de los líquenes. Parte II", Transacciones filosóficas de la Royal Society (Londres) , vol. 139, páginas 393-401. Reimpreso en alemán como: John von Stenhouse (1849) "Über die näheren Bestandtheile einige Flechten", Justus Liebigs Annalen der Chemie und Pharmacie , vol. 70, no. 2, páginas 218-228. Versión resumida (en alemán): John Stenhouse (12 de septiembre de 1849) "Über die näheren Bestandtheile einige Flechten", Pharmaceutisches Centralblatt , vol. 20, no. 40, páginas 625–628 .
- ↑ a b Oxley, Jimmie C .; Smith, James L .; Brady, Joseph E .; Brown, Austin C. (febrero de 2012). "Caracterización y análisis de ésteres de tetranitrato". Propelentes, Explosivos, Pirotecnia . 37 (1): 19–39. CiteSeerX 10.1.1.653.6239 . doi : 10.1002 / prep.201100059 . ISSN 0721-3115 .
- ^ a b Furman, David; Kosloff, Ronnie; Zeiri, Yehuda (22 de diciembre de 2016). "Efectos de heterogeneidades a nanoescala sobre la reactividad del tetranitrato de eritritol impactado". El Diario de la Química Física C . 120 (50): 28886–28893. doi : 10.1021 / acs.jpcc.6b11543 . ISSN 1932-7447 .
- ^ Künzel, Martin; Matyas, Robert; Vodochodský, Ondřej; Pachman, Jiri (4 de mayo de 2017). "Propiedades explosivas del tetranitrato de eritritol fundido (ETN)" . Revista Centroeuropea de Materiales Energéticos . 14 (2): 418–429. doi : 10.22211 / cejem / 68471 . ISSN 1733-7178 .
- ^ Oxley, Jimmie C .; Furman, David; Brown, Austin C .; Dubnikova, Faina; Smith, James L .; Kosloff, Ronnie; Zeiri, Yehuda (18 de julio de 2017). "Descomposición térmica del tetranitrato de eritritol: un estudio experimental y computacional conjunto". El Diario de la Química Física C . 121 (30): 16145–16157. doi : 10.1021 / acs.jpcc.7b04668 . ISSN 1932-7447 .
- ^ https://permalink.lanl.gov/object/tr?what=info:lanl-repo/lareport/LA-UR-09-04939
- ^ Matyáš, Robert; Künzel, Martin; Růžička, Aleš; Knotek, Petr; Vodochodský, Ondřej (2014). "Propiedades explosivas del tetranitrato de eritritol" . Propelentes, explosivos, pirotecnia : n / a. doi : 10.1002 / prep.201300121 .
