Tetranitrometaani

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. maaliskuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Tetranitrometaani

Kenraali
Systemaattinen nimi	Tetranitrometaani
Lyhenteet	NSC 16146, TNM
Perinteiset nimet	tetranitrometaani; nitroformeeni
Chem. kaava	C(NO 2 ) 4
Rotta. kaava	CN 4 O 8
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	väritön neste
Moolimassa	196,04 g/ mol
Tiheys	1,63944 g/cm³
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
• sulaminen	14,2 °C
• kiehuva	125,7 °C
• vilkkuu	113 °C
Entalpia
• koulutus	–37,29 kJ/mol
Höyryn paine	8,4 mmHg Taide.
Optiset ominaisuudet
Taitekerroin	1,4467
Luokitus
Reg. CAS-numero	509-14-8
PubChem	24900040
Reg. EINECS-numero	208-094-7
Hymyilee	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
YK-numero	1510
ChemSpider	13842838
Turvallisuus
Rajoita keskittymistä	0,3 mg/m 3 (ilmassa)
LD 50	130 mg/kg, rotille, suun kautta
Myrkyllisyys	ärsyttävä, erittäin myrkyllinen
Riskilausekkeet (R)	R8 , R25 , R26 , R36/37/38 , R40
Turvalausekkeet (S)	S17 , S28 , S36/37 , S45
Lyhyt hahmo. vaara (H)	H271 , H301 , H319 , H330 , H335 , H351
varotoimenpiteitä. (P)	P220 , P260 , P281 , P284 , P301+P310 , P305+P351+P338
merkkisana	Vaarallinen
GHS-piktogrammit
NFPA 704	yksi 3 2 HÄRKÄ
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Tetranitrometaani (vanha nimi: nitroformeeni ) on orgaaninen kemiallinen yhdiste , jonka kaava on C(NO 2 ) 4 , joka liittyy alifaattisiin nitroyhdisteisiin . Tetranitrometaanimolekyyli on symmetrinen ja muodoltaan tetraedri , jonka keskellä on hiiliatomi ja huipuissa neljä nitroryhmää NO 2 . Normaaleissa olosuhteissa puhdas tetranitrometaani on väritöntä öljyistä nestettä, jolla on pistävä haju. Sitä voidaan käyttää vahvana hapettimena tai nitrausaineena , joten sitä käytetään pääasiassa kemianteollisuudessa ja rakettipolttoaineiden komponenttina. Seoksessa muiden orgaanisten aineiden kanssa se muodostaa erittäin herkkiä ja voimakkaita räjähteitä . Aine on myrkyllistä hengitettynä ja joutuessaan iholle.

Fysikaaliset ominaisuudet

Tetranitrometaani on väritön, öljyinen, erittäin haihtuva neste, jolla on pistävä haju. Tetranitrometaanin fysikaalis-kemialliset parametrit ovat erilaisissa hakukirjoissa erilaisia; Tässä osiossa esitetään Kansainvälisen fysikaali- ja kemiallisten standardien toimiston hyväksymät tiedot, jotka on annettu tetranitrometaanin kemiaa koskevassa katsauksessa vuonna 1976 [1] . Tiheys 20 °C:ssa: 1,63944 g/ cm3 . Sulamispiste: 13,9 °C, kiehumispiste normaalipaineessa: 127,5 °C.

Se ei liukene veteen, ei liukene myös rikkihappoon ja moniarvoisiin alkoholeihin. Liuotetaan suureen määrään orgaanisia liuottimia ja väkevään typpihappoon. Tislauksen aikana se hajoaa osittain, se tislataan vesihöyryllä.

Kemialliset ominaisuudet

Koska yhdessä molekyylissä on neljä nitroryhmää, tetranitrometaani on voimakas hapetin. Puhdas tetranitrometaani on heikko räjähdysaine, mutta orgaanisten aineiden kanssa se muodostaa räjähtäviä seoksia, joiden teho on suurempi kuin nitroglyseriinin.

Tetranitrometaani vedessä tai emästen alkoholiliuoksissa hydrolysoituu, jolloin muodostuu trinitrometaania tai sen suoloja:

{\displaystyle {\mathsf {C(NO_{2})_{4}+H_{2}O\rightleftarrows CH(NO_{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}NO_{2}K+H_{2}O}}

Alkalien vesiliuokset hydrolysoivat täysin tetranitrometaanin:

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

Tetranitrometaani pyridiinin läsnä ollessa emäksisessä väliaineessa nitratoi orgaanisia yhdisteitä. Tetranitrometaanin vaikutuksesta kupari ja rauta syöpyvät, alumiini , ruostumattomat seokset ja lasi ovat vakaita .

Rauta kestää kuitenkin tetranitrometaania, jos siihen lisätään rikkihappoa 0,2 painoprosenttia. Tämä seikka mahdollistaa tetranitrometaanin varastoinnin ja kuljetuksen rautasäiliöissä.

Haetaan

Sen syntetisoi ensimmäisenä venäläinen kemisti L. N. Shishkov vuonna 1857 nitraamalla trinitrometaania [2] . Tetranitrometaania saadaan eri tavoin [3] [4] , joista tunnetuimpia reaktioita ovat asetyleenin , keteenin tai etikkahappoanhydridin tuhoava nitraus väkevällä typpihapolla .

Etikkahappoanhydridin tuhoisa nitraus

Etikkahappoanhydridin tuhoava nitrausreaktio etenee yhtälön mukaisesti:

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

Reagenssit sekoitetaan stoikiometrisessä suhteessa ja pidetään 5-7 päivää 25-28 oC :n lämpötilassa . Tuotteen saanto on 70-75 %. Raskaana öljymäisenä nesteenä muodostunut tetranitrometaani erotetaan dekantoimalla , tislataan vesihöyryllä ja kuivataan kalsiumkloridilla . Tämä menetelmä on kätevä laboratorio-olosuhteissa. Sen haittana on nitrausprosessin kesto [5] . Menetelmää käytti teollisessa mittakaavassa myös USA:ssa Nitroform Products, mutta vuonna 1953 tetranitrometaanitehdas tuhoutui täysin räjähdyksessä, jonka todennäköinen syy oli reagoivan seoksen lämpötilan kohoaminen reaktioseoksen toimintahäiriön vuoksi. sekoitin tai seoksen herkistäminen katalyytin epäpuhtauksilla [6] .

Asetyleenin tuhoisa nitraus

Asetyleenin tuhoavan nitrauksen reaktio väkevän typpihapon kanssa etenee seuraavan globaalin yhtälön mukaisesti:

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

Tetranitrometaanin saanto on noin 60 %. Tätä menetelmää käytettiin toisen maailmansodan aikana, kun taas itse nitrausprosessi tapahtui kahdessa vaiheessa. Ensin asetyleeni nitrattiin trinitrometaaniksi, jota ei eristetty reaktioseoksesta. Sitten toisessa vaiheessa, joka suoritettiin lisäämällä väkevää rikkihappoa, trinitrometaani muutettiin tetranitrometaaniksi, joka erotettiin haposta erottamalla. Reaktio suoritetaan lämpötilassa 45-50 o C (mutta ei yli 60 o C) katalyytin ( elohopea(II)nitraatti ) läsnä ollessa [7] .

Sovellus

Vuonna 1948 Neuvostoliiton asevoimien ministeriön tykistötieteiden akatemian NII-4 testasi nestemäistä polttoainetta käyttävää rakettimoottoria käyttämällä tetranitrometaania hapettimena. Työn johtaja oli N. G. Chernyshev . Spesifinen impulssi osoittautui 20 % korkeammaksi kuin kerosiini-happimoottoreilla.

Syyskuun 1. päivänä 1949 maataloustekniikan ministeriön pilottilaitos (niä vuosina, jotka harjoittivat rakettien tuotantoa) aloitti työn Chapaevskin kaupungissa tetranitrometaanin tuotantoa varten.

Tetranitrometaanin käyttöä rakettipolttoaineena vaikeuttaa sen korkea sulamispiste.

Tetranitrometaania käytetään pääasiassa trinitrometaanin valmistukseen ja nitrausreaktioihin laboratoriokäytännössä.

Turvallisuus

Puhdas tetranitrometaani on heikko räjähdysaine, herkkä iskuille ja muille sytytysmenetelmille. Sen kanssa työskenneltäessä on kuitenkin noudatettava tiukasti varotoimenpiteitä, jotka estävät orgaanisten epäpuhtauksien pääsyn siihen. Tetranitrometaanin seokset orgaanisten aineiden kanssa ovat voimakkaita ja erittäin herkkiä räjähteitä, jotka ovat erittäin vaarallisia käsitellä [8] .

Myrkyllisyys

Tetranitrometaani on erittäin myrkyllinen aine. GOST 12.1.005-76:n mukaisesti tetranitrometaani kuuluu ihmiskehoon kohdistuvan vaikutuksen asteen mukaan toisen vaaraluokan aineisiin . Kynnyspitoisuus ilmassa on 0,003 mg/l, suurin sallittu pitoisuus on 0,001 mg/l [9] (ilmakehän ilmassa); työalueen ilmassa - on 0,3 mg/m 3 . Hengitettynä aiheuttaa hengitysteiden ärsytystä. Pitkäaikainen altistuminen aiheuttaa methemoglobinemiaa , keuhkopöhöä , vaikuttaa maksaan, munuaisiin ja keskushermostoon. Haitallista joutuessaan kosketuksiin limakalvojen ja ihon kanssa; ihon alle ruiskutettuna voi aiheuttaa kudosnekroosin.

Kokeet ovat osoittaneet, että tetranitrometaanihöyry voi aiheuttaa pahanlaatuisten kasvainten muodostumista keuhkoihin (alveolaariset ja keuhkoputkien adenoomat ja karsinoomat) rotilla ja hiirillä. Harvinainen syövän muoto, okasolusyöpä on myös havaittu . Tämän seurauksena suoran kokeellisen näytön puutteesta huolimatta tetranitrometaania pidetään ihmisille syöpää aiheuttavana aineena merkittävällä todennäköisyydellä [10] .

Muistiinpanot

↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2052-2053.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2051.
↑ Orgaanisten valmisteiden synteesit. Kokoelma 3. / Toim. akad. B. A. Kazansky. - M . : Ulkomaisen kirjallisuuden kustantamo, 1952. - S. 411-413. — 581 s.
↑ Poe Liang. Tetranitrometaani // Org. Synth .. - 1941. - T. 21 . - S. 105 . - doi : 10.15227/orgsyn.021.0105 . Arkistoitu alkuperäisestä 4. joulukuuta 2014.
↑ Orlova, Räjäytys- ja räjähdysaineiden kemia ja tekniikka, 1973 , s. 407.
↑ Urbansky, 1964 , s. 593.
↑ Urbansky, 1964 , s. 594.
↑ Orlova, Räjäytys- ja räjähdysaineiden kemia ja tekniikka, 1973 , s. 406.
↑ Altukhov, Perekalin, Chemistry of tetranitromethane, 1976 , s. 2054.
↑ Tetranitrometaani. (englanniksi) // Raportti karsinogeeneista : karsinogeeniprofiilit / US Dept. Terveys- ja henkilöstöpalvelut, kansanterveyspalvelu, kansallinen toksikologiaohjelma. - 2011. - Voi. 12. - s. 402-403. — PMID 21863104 .

Kirjallisuus

Altukhov K. V., Perekalin V. V. Tetranitrometaanin kemia // Advances in Chemistry. - 1976. - T. 45 , nro 11 . - S. 2050-2076 .
Kemiallinen tietosanakirja viidessä osassa. Sukupuoli - kolme. - M .: "Big Russian Encyclopedia", 1995. - T. 4. - S. 1102. - ISBN 5-85270-092-4 .
Kantemirov B. N. Nikolai Gavrilovich Chernyshev. — M .: Nauka, 2012. — 175 s. - ISBN 978-5-02-037988-6 .
Neiland O. Ya. Orgaaninen kemia: Proc. kemialle. asiantuntija. yliopistot. - M . : Korkeakoulu, 1990. - 751 s. — ISBN 5-06-001471-1 .
Orlova E. Yu . Räjäytys- ja räjähdysaineiden kemia ja tekniikka. — 2. painos, tarkistettu ja laajennettu. - L .: Kemia, 1973. - 688 s.
CRC Handbook of Chemistry and Physics / Toim. kirjoittanut D. R. Lide.. - 90. painos. - CRC Press (Taylor and Francis Group), 2009. - 2804 s. — ISBN 978-1-4200-9084-0 .
Urbansky T. Räjähteiden kemia ja tekniikka. Voi. 1 . - Pergamon Press, 1964. - 635 s. - ISBN 978-0080102382 .

Linkit

Sigma Aldrich. Tetranitrometaanin IR-spektri . Haettu: 5. joulukuuta 2014. (määrätön)