Очень ядовит и чрезвычайно взрывоопасен
Сегодня мы рассмотрим маленькую, красивую, симметричную молекулу со взрывным характером – тетранитрометан.
В нормальных условиях тетранитрометан представляет собой бесцветную жидкость с температурой плавления 14,2°C и с температурой кипения 125,7 °C.
В лабораторных условиях получают деструктивным нитрованием уксусного ангидрида азотной кислотой по реакции:
Этот метод также применялся в промышленных масштабах в США компанией Nitroform Products, однако в 1953 году в Ньюарке (штат Нью-Джерси) завод по производству тетранитрометана был полностью разрушен взрывом, вероятная причина которого — повышение температуры в реагирующей смеси вследствие неисправности мешалки.
Ввиду наличия в одной молекуле четырёх нитрогрупп, тетранитрометан является сильным окислителем. Чистый тетранитрометан является слабым взрывчатым веществом, однако с органическими веществами образует взрывоопасные смеси, мощность которых больше, чем у нитроглицерина.
Тетранитрометан в присутствии пиридина в щелочной среде нитрует органические соединения. При действии тетранитрометана корродируют медь и железо, устойчивы алюминий, нержавеющие сплавы и стекло.
Структуру тетранитрометана пытались определить на протяжении более 70 лет в различных фазах. Ранние исследования не смогли полностью описать наблюдаемую дифракционную картину, и только применение четырехмерной модели, касающейся коррелированного движения четырех групп NO2 вокруг связей C-N, позволило полностью описать экспериментальные наблюдения. Проблема возникает из-за того, что двукратная локальная симметрия звеньев C-NO2 по сравнению с трехкратной симметрией звена C(NO2)3, а также непосредственная близость групп NO2, препятствующая их свободному вращению, является источником для очень сложного взаимно заторможенного движения NO2-групп.
Факты от Яны:
Впервые был синтезирован русским химиком Л. Н. Шишковым в 1857 году нитрованием тринитрометана.
Вещество исследовали на предмет использования в качестве окислителя в двухкомпонентных ракетных двигателях, однако его высокая температура плавления сделала его непригодным для этого.
Высокоочищенный тетранитрометан не взрывается, но его чувствительность резко повышается окисляемыми загрязнителями, такими как антифризы, что делает его фактически непригодным для использования в качестве топлива.
Тетранитрометан используется в качестве реагента для обнаружения двойных связей в органических соединениях и в качестве нитрующего реагента. Он также нашел применение в качестве добавки к дизельному топливу для повышения цетанового числа.
Первое промышленное производство тетранитрометана было начато в Германии во время Второй мировой войны с целью повышения цетанового числа дизельного топлива. Этот процесс улучшил первоначальный метод, который начинался с уксусной и азотной кислот. Без учета эффективности метода и стоимости конечного продукта за несколько недель было произведено около 10 тонн вещества. Однако этот производственный процесс больше не использовался в промышленности после окончания войны из-за высоких сопутствующих затрат.
На способность этого вещества к детонации сильно влияет наличие примесей даже в небольших количествах. Тетранитрометан образует чрезвычайно мощные взрывоопасные смеси при добавлении любых горючих веществ в стехиометрических пропорциях. Многие из этих смесей проявляют ударную чувствительность выше, чем у нитроглицерина.
При экспериментах с этим веществом для фильтрации нельзя использовать бумажные фильтры.
Даже небольшие примеси делают тетранитрометан взрывчатым веществом, которое взрывается при ударе или трении.
В 27 мая 1920 году во время лекции Мюнстерском университете погибло 10 студентов и еще более 20 были ранены. Для демонстрации на лекции опытов при высокой температуре использовали горелку, работающую на смеси тетранитрометана с толуолом. При переписывании рецепта из старой тетради лаборант перепутал объемные и массовые количества реагентов и вместо 67,5 мл тетранитрометана и 7,5 мл толуола поставил граммы. При плотностях тетранитрометана 1,64 и толуола 0,87 г/см3 это вызвало почти двукратное мольное увеличение содержания толуола, что и привело к взрыву. Эта смесь была гораздо более взрывоопасной, чем гексоген, пентрит, бризантный желатин или панкластит, и, таким образом, представляла собой самое разрушительное взрывчатое вещество из всех.
Тетранитрометан реагирует с влагой при повышенном pH с образованием тринитрометана (нитроформа), который легко реагирует с металлами с образованием крайне нестабильных и взрывоопасных солей.
Тетранитрометан очень токсичен. Поглощение всего 2,5 мг/кг может вызвать метгемоглобинемию, отек легких и поражение печени, почек и центральной нервной системы. Разумно предположить, что он является канцерогеном для человека.