Tetranitromethan

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 22. března 2021; kontroly vyžadují 8 úprav .

Tetranitromethan

Všeobecné
Systematický název	Tetranitromethan
Zkratky	NSC 16146, TNM
Tradiční jména	tetranitromethan; nitroformen
Chem. vzorec	C (N02 ) 4
Krysa. vzorec	CN 4 O 8
Fyzikální vlastnosti
Stát	bezbarvá kapalina
Molární hmotnost	196,04 g/ mol
Hustota	1,63944 g/cm³
Tepelné vlastnosti
Teplota
• tání	14,2 °C
• varu	125,7 °C
• bliká	113 °C
Entalpie
• vzdělávání	–37,29 kJ/mol
Tlak páry	8,4 mmHg Umění.
Optické vlastnosti
Index lomu	1,4467
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	509-14-8
PubChem	24900040
Reg. číslo EINECS	208-094-7
ÚSMĚVY	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
UN číslo	1510
ChemSpider	13842838
Bezpečnost
Limitní koncentrace	0,3 mg/m 3 (ve vzduchu)
LD 50	130 mg/kg, potkani, orálně
Toxicita	dráždivý, vysoce toxický
Rizikové věty (R)	R8 , R25 , R26 , R36/37/38 , R40
Bezpečnostní fráze (S)	S17 , S28 , S36/37 , S45
Stručný charakter. nebezpečí (H)	H271 , H301 , H319 , H330 , H335 , H351
preventivní opatření. (P)	P220 , P260 , P281 , P284 , P301+P310 , P305+P351+P338
signální slovo	Nebezpečný
piktogramy GHS
NFPA 704	jeden 3 2 VŮL
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Tetranitromethan (starý název: nitroformen ) je organická chemická sloučenina se vzorcem C(NO 2 ) 4 , příbuzná alifatickým nitrosloučeninám . Molekula tetranitromethanu je symetrická a má tvar čtyřstěnu , v jehož středu je atom uhlíku a ve vrcholech čtyři nitroskupiny NO 2 . Za normálních podmínek je čistý tetranitromethan bezbarvá olejovitá kapalina se štiplavým zápachem. Může být použit jako silné okysličovadlo nebo nitrační činidlo , proto se používá především v chemickém průmyslu a jako součást raketových paliv. Ve směsích s jinými organickými látkami tvoří vysoce citlivé a silné výbušniny . Látka je toxická při vdechování a při styku s kůží.

Fyzikální vlastnosti

Tetranitromethan je bezbarvá, olejovitá, vysoce těkavá kapalina se štiplavým zápachem. V různých referenčních knihách jsou fyzikálně-chemické parametry tetranitromethanu různé; tato část představuje údaje přijaté Mezinárodním úřadem pro fyzikální a chemické standardy a uvedené v přehledu o chemii tetranitromethanu v roce 1976 [1] . Hustota při 20 °C: 1,63944 g/ cm3 . Teplota tání: 13,9 °C, bod varu za normálního tlaku: 127,5 °C.

Je nerozpustný ve vodě, nerozpustný také v kyselině sírové a vícemocných alkoholech. Rozpusťme ve velkém množství organických rozpouštědel a v koncentrované kyselině dusičné. Při destilaci se částečně rozkládá, destiluje se vodní párou.

Chemické vlastnosti

Díky přítomnosti čtyř nitroskupin v jedné molekule je tetranitromethan silným oxidačním činidlem. Čistý tetranitromethan je slabá výbušnina, ale s organickými látkami tvoří výbušné směsi, jejichž síla je větší než u nitroglycerinu.

Tetranitromethan ve vodě nebo alkoholových roztocích zásad podléhá hydrolýze za vzniku trinitromethanu nebo jeho solí:

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

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

Vodné roztoky alkálií zcela hydrolyzují tetranitromethan:

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

Tetranitromethan v přítomnosti pyridinu v alkalickém prostředí dusičňuje organické sloučeniny. Působením tetranitromethanu koroduje měď a železo , hliník , nerezové slitiny a sklo jsou stabilní .

Železo je však odolné vůči tetranitromethanu, pokud se k němu přidá kyselina sírová v množství 0,2 % hmotnostních. Tato okolnost umožňuje skladovat a přepravovat tetranitromethan v železných nádobách.

Získání

Poprvé byl syntetizován ruským chemikem L. N. Shishkovem v roce 1857 nitrací trinitromethanu [2] . Tetranitromethan se získává různými způsoby [3] [4] , z nichž nejznámějšími reakcemi jsou destruktivní nitrace acetylenu , ketenu nebo acetanhydridu koncentrovanou kyselinou dusičnou .

Destruktivní nitrace acetanhydridu

Destruktivní nitrační reakce acetanhydridu probíhá podle rovnice:

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

Činidla se smíchají ve stechiometrickém poměru a udržují se po dobu 5 až 7 dnů při teplotě 25 až 28 ° C. Výtěžek produktu je 70 až 75 %. Tetranitromethan vzniklý jako těžká olejovitá kapalina se oddělí dekantací , destiluje s vodní párou a suší nad chloridem vápenatým . Tato metoda je vhodná v laboratorních podmínkách. Jeho nevýhodou je délka nitračního procesu [5] . Metoda byla v průmyslovém měřítku využívána i v USA firmou Nitroform Products, ale v roce 1953 byla továrna na výrobu tetranitromethanu zcela zničena výbuchem, jehož pravděpodobnou příčinou bylo zvýšení teploty v reakční směsi v důsledku poruchy funkce míchadlo nebo zcitlivění směsi nečistotami katalyzátoru [6] .

Destruktivní nitrace acetylenu

Reakce destruktivní nitrace acetylenu s koncentrovanou kyselinou dusičnou probíhá podle následující globální rovnice:

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

Výtěžek tetranitromethanu je přibližně 60 %. Tato metoda se používala za druhé světové války, přičemž samotný proces nitrace probíhal ve dvou fázích. Nejprve byl acetylen nitrován na trinitromethan, který nebyl izolován z reakční směsi. Poté ve druhém stupni, prováděném za přídavku koncentrované kyseliny sírové, byl trinitromethan přeměněn na tetranitromethan, který byl oddělen od kyseliny separací. Reakce se provádí při teplotě 45-50 o C (ale ne vyšší než 60 o C) v přítomnosti katalyzátoru ( dusičnan rtuťnatý ) [7] .

Aplikace

V roce 1948 NII-4 Akademie dělostřeleckých věd Ministerstva ozbrojených sil SSSR testoval raketový motor na kapalné pohonné hmoty využívající jako oxidační činidlo tetranitromethan. Vedoucím díla byl N. G. Chernyshev . Specifický impuls se ukázal být o 20 % vyšší než u petrolejových-kyslíkových motorů.

1. září 1949 začal ve městě Čapajevsk pracovat poloprovozní závod ministerstva zemědělského inženýrství (v těch letech se zabýval výrobou raket) na výrobu tetranitrometanu.

Použití tetranitromethanu jako raketového paliva je ztíženo jeho vysokým bodem tání.

Tetranitromethan se používá především k výrobě trinitromethanu a při nitračních reakcích v laboratorní praxi.

Zabezpečení

Čistý tetranitromethan je slabá výbušnina, necitlivá na náraz a jiné způsoby iniciace. Při práci s ním je však nutné důsledně dodržovat preventivní opatření, která vylučují vnikání organických nečistot do něj. Směsi tetranitromethanu s organickými látkami jsou silné a vysoce citlivé výbušniny, extrémně nebezpečné při manipulaci [8] .

Toxicita

Tetranitromethan je vysoce toxická látka. V souladu s GOST 12.1.005-76 patří tetranitromethan podle stupně dopadu na lidské tělo k látkám druhé třídy nebezpečnosti . Prahová koncentrace v ovzduší je 0,003 mg/l, nejvyšší přípustná koncentrace je 0,001 mg/l [9] (v atmosférickém vzduchu); ve vzduchu pracovního prostoru - je 0,3 mg/m 3 . Při vdechnutí způsobuje podráždění dýchacích cest. Při dlouhodobé expozici způsobuje methemoglobinémii , plicní edém , postihuje játra, ledviny a centrální nervový systém. Škodlivý při kontaktu se sliznicemi a kůží, při subkutánní injekci může způsobit nekrózu tkáně.

Experimenty ukázaly, že páry tetranitromethanu mohou způsobit tvorbu maligních nádorů v plicích (alveolární a bronchiální adenomy a karcinomy) u potkanů a myší. Byla také zaznamenána vzácná forma rakoviny, karcinom . Výsledkem je, že i přes nedostatek přímých experimentálních důkazů je tetranitromethan s značnou mírou pravděpodobnosti považován za karcinogenní látku pro člověka [10] .

Poznámky

↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethan, 1976 , s. 2052-2053.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethan, 1976 , s. 2051.
↑ Syntézy organických přípravků. Sbírka 3. / Ed. akad. B. A. Kazanský. - M . : Nakladatelství zahraniční literatury, 1952. - S. 411-413. — 581 s.
↑ Poe Liang. Tetranitromethan // Org. Synth .. - 1941. - T. 21 . - S. 105 . - doi : 10.15227/orgsyn.021.0105 . Archivováno z originálu 4. prosince 2014.
↑ Orlová, Chemie a technologie trhacích prací a výbušnin, 1973 , s. 407.
↑ Urbanský, 1964 , s. 593.
↑ Urbanský, 1964 , s. 594.
↑ Orlová, Chemie a technologie trhacích prací a výbušnin, 1973 , s. 406.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethan, 1976 , s. 2054.
↑ Tetranitromethan. (anglicky) // Zpráva o karcinogenech: profily karcinogenů / US Dept. zdravotnictví a sociálních služeb, veřejné zdravotnictví, Národní toxikologický program. - 2011. - Sv. 12. - S. 402-403. — PMID 21863104 .

Literatura

Altukhov K. V., Perekalin V. V. Chemie tetranitromethanu // Pokroky v chemii. - 1976. - T. 45 , č. 11 . - S. 2050-2076 .
Chemická encyklopedie v pěti svazcích. Pohlaví – tři. - M .: "Velká ruská encyklopedie", 1995. - T. 4. - S. 1102. - ISBN 5-85270-092-4 .
Kantemirov B. N. . Nikolaj Gavrilovič Černyšev. — M .: Nauka, 2012. — 175 s. - ISBN 978-5-02-037988-6 .
Neiland O. Ya. Organická chemie: Proc. pro chem. specialista. vysoké školy. - M . : Vyšší škola, 1990. - 751 s. — ISBN 5-06-001471-1 .
Orlová E. Yu . Chemie a technologie trhacích prací a výbušnin. — 2. vydání, upravené a rozšířené. - L .: Chemie, 1973. - 688 s.
CRC Handbook of Chemistry and Physics / Ed. od D. R. Lide.. - 90. vydání. - CRC Press (Taylor and Francis Group), 2009. - 2804 s. — ISBN 978-1-4200-9084-0 .
Urbanský T. Chemie a technologie výbušnin. sv. 1 . - Pergamon Press, 1964. - 635 s. - ISBN 978-0080102382 .

Odkazy

Sigma Aldrich. IR spektrum tetranitromethanu . Staženo: 5. prosince 2014. (neurčitý)