Tetryl

Tetryl

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) N-metylo-N,2,4,6-tetranitroanilina
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C7H5N5O8
Masa molowa	287,15 g/mol
Wygląd	bezwonne, żółte kryształy
Identyfikacja
Numer CAS	479-45-8
PubChem	10178
SMILES CN(C1=C(C=C(C=C1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-]
InChI InChI=1S/C7H5N5O8/c1-8(12(19)20)7-5(10(15)16)2-4(9(13)14)3-6(7)11(17)18/h2-3H,1H3 InChIKey AGUIVNYEYSCPNI-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 1,57 g/cm³; ciało stałe Temperatura topnienia 131,5 °C Temperatura wrzenia 180 °C
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI Niebezpieczeństwo Zwroty H P201, P301, P311, P331, P373 Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI Wybuchowy (E) Toksyczny (T) Zwroty R R3, R23/24/25, R33 Zwroty S S1/2, S35, S36/37, S45, S63
Podobne związki
Podobne związki	kwas pikrynowy, trinitrotoluen, 1,3,5-trinitrobenzen
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Tetryl (tetrylit, 2,4,6-trinitrofenylo-N-metylonitroamina, (NO₂)₃C₆H₂NCH₃NO₂) – organiczny związek chemiczny z grupy nitroamin, materiał wybuchowy będący produktem nitrowania dimetyloaniliny.

Tetryl został po raz pierwszy otrzymany w 1877, jednak jako wojskowy materiał wybuchowy zaczęto go stosować dopiero na początku XX w. – nieco później niż trotyl.

Właściwości

Tetryl jest praktycznie niehigroskopijny i nierozpuszczalny w wodzie. Źle rozpuszcza się w etanolu, natomiast dobrze w benzenie, dichloroetanie i szczególnie dobrze w acetonie. Z metalami tetryl nie reaguje.

Przy długotrwałym działaniu kwasów i zasad tetryl ulega przemianom. Dlatego też po nitrowaniu przemywa się go starannie wodą i oczyszcza przez krystalizację z rozpuszczalników. Tetryl ma nieco mniejszą trwałość aniżeli trotyl i kwas pikrynowy, jednak praktycznie trwałość jego jest wystarczająca. Temperatura pobudzenia tetrylu wynosi około 190 °C.

Na powietrzu tetryl pali się gwałtownie.

Wrażliwość tetrylu na uderzenie jest większa niż kwasu pikrynowego. Przy badaniu na kafarze według próby standardowej tetryl daje 50–60% wybuchów. Wrażliwość tetrylu na detonację jest większa aniżeli trotylu. Graniczny ładunek inicjujący (według prób standardowych) wynosi 0,29 g piorunianu rtęci. Przy gęstości 1,68 tetryl łatwo detonuje od spłonki zawierającej 0,54 g piorunianu rtęci. Pod względem siły tetryl przewyższa kwas pikrynowy. Prędkość detonacji tetrylu wynosi 7700 m/s, wydęcie w bloku ołowianym 390 ml, kruszność według próby na cylindrach ołowianych – 19 mm.

Zastosowanie

Zakres zastosowania tetrylu jest ograniczony wskutek wielkiej jego wrażliwości na bodźce mechaniczne. Tetryl używany jest do wyrobu detonatorów, stosowanych do ładunków kruszących pocisków, bomb lotniczych i innej amunicji, gdzie stanowi on ładunek wtórny. Wykorzystuje się tutaj jego znaczną wrażliwość na detonację i dużą siłę. Tetryl stosuje się czasami do napełniania pocisków małokalibrowych: używany jest do tego celu albo w postaci flegmatyzowanej, albo w stopach (mieszaninach) z trotylem i heksogenem. Dawniej stosowano tetryl w mieszaninie z piorunianem rtęci w lontach detonujących.

Otrzymywanie

Materiałami wyjściowymi do otrzymywania tetrylu są: dimetyloanilina, kwas siarkowy i kwas azotowy. Kwas azotowy stosuje się w postaci nitrozy o składzie 85-86% kwasu azotowego, 6-8% kwasu siarkowego i 8% wody. Kwas siarkowy stosowany tutaj zawiera 92-96% monohydratu.

Proces otrzymywania tetrylu składa się z następujących operacji:

• otrzymywanie siarczanu dimetyloaniliny
• nitrowania siarczanu dimetyloaniliny
• odmywania tetrylu od kwasów
• krystalizacji tetrylu
• suszenia i przesiewania.

Siarczan dimetyloaniliny otrzymuje się w wyniku traktowania dimetyloaniliny kwasem siarkowym w temperaturze 33-40 °C, w aparatach podobnych pod względem swej budowy do zwykłych nitratorów. Reakcja przebiega według równania:

C₆H₅N(CH₃)₂ + H₂SO₄ → C₆H₅N(CH₃)₂ * H₂SO₄

Operację otrzymywania siarczanu dimetyloaniliny należy przeprowadzić dlatego, że wskutek wzrostu aktywności pierścienia benzenowego, spowodowanej obecnością grupy N(CH₃)₂, reakcja nitrowania czystej dimetyloaniliny przebiega bardzo energicznie i powstaje przy tym szereg produktów ubocznych. Siarczan dimetyloaniliny nitruje się spokojniej i daje tetryl z większą wydajnością. Tetryl otrzymuje się poprzez nitrowanie siarczanu dimetyloaniliny mieszaniną nitrującą w temperaturze 50-55 °C. Nitrowanie siarczanu dimetyloaniliny jest bardziej niebezpieczne aniżeli nitrowanie toluenu, ponieważ jednocześnie zachodzi nitrowanie i utlenianie. Reakcjom tym towarzyszy wydzielanie się dużych ilości ciepła. Dlatego też tetryl otrzymuje się w niewielkich nitratorach.

Reakcja nitrowania najprawdopodobniej przebiega według równania:

C₆H₅N(CH₃)₂ + 10 HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃NCH₃NO₂ + 6NO₂ + CO₂+8H₂O

lub

C₆H₅N(CH₃)₂ + 6HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃NCH₃NO₂ + 2NO + CO₂ + 6H₂O

Po zakończeniu nitrowania tetryl oddziela się od kwasów na filtrze i przemywa niewielką ilością wody; następnie przesyła się go do stacji przemywania, gdzie odmywa się go od kwasów w kadziach zaopatrzonych w mieszadła. Produkt przemywa się kilkakrotnie początkowo zimną wodą, a następnie gorącą wodą. Wodę zawartą w przemytym tetrylu odciąga się na filtrach próżniowych; stąd tetryl przesyła się do krystalizacji z benzenu lub dwuchloroetanu. Przy krystalizacji z acetonu tetryl uprzednio suszy się.

W celu przekrystalizowania tetrylu rozpuszcza się go na gorąco w benzenie lub dwuchloroetanie dla otrzymania roztworu nasyconego w aparatach zwanych rozpuszczalnikami. W rozpuszczalniku zwykle przeprowadza się jeszcze dodatkowe przemywanie gorącą wodą w celu możliwie całkowitego usunięcia resztek kwasów. Gorący roztwór przesyła się poprzez filtry do krystalizatora, gdzie roztwór stopniowo ochładza się, wskutek czego tetryl wytrąca się w postaci osadu. Zawartość krystalizatora przesyła się na filtr próżniowy, gdzie tetryl oddziela się od ługu pokrystalicznego, a następnie przemywa się wodą i alkoholem.

Oczyszczony tetryl suszy się na tacach umieszczonych na półkach w temperaturze 40-60° C; po zakończeniu suszenia dla oddzielenia grudek materiał przesiewa się przez sito i pakuje.

Bibliografia

• Stanisław Cudziło: Wojskowe Materiały Wybuchowe. Częstochowa: Wydawnictwo Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej, 2000, s. 386. ISBN 83-87745-50-2.