Triaminotrinitrobenzol
| Strukturformel | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Triaminotrinitrobenzol | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
| ||||||||||||||||||
| Summenformel | C6H6N6O6 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
gelbe Kristalle[1] | ||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 258,15 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Dichte |
1,94 g·cm−3[1] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||||||||
Triaminotrinitrobenzol (kurz TATB) ist eine als Sprengstoff verwendete aromatische Nitroverbindung.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]TATB wurde von Jackson und Wing 1888 erstmals synthetisiert. In den 1950er-Jahren wurde in den Naval Ordnance Laboratories (USA) die Stabilität und Unempfindlichkeit von TATB erkannt und es wurden effiziente Syntheseverfahren mit hoher Ausbeute entwickelt. In den 1970er-Jahren wurde TATB vor allem in den USA eingehend untersucht und charakterisiert.
Darstellung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Zur Synthese von Triaminotrinitrobenzol gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- Nitrierung von 1,3,5-Trichlorbenzol (C6H3Cl3) mit Nitriersäure und anschließender Behandlung mit Ammoniak in Alkohol
- Reduktion von Trinitrotoluol (C7H5N3O6) mit Schwefelwasserstoff (H2S) in Dioxan. Dabei entsteht 6-Amino-2,4-dinitrotoluol (C7H7N3O4). Dies wird anschließend mit Nitriersäure zu Pentanitroanilin umgesetzt, dann mit Ammoniak in Dichlormethan zu TATB.
- Beim VNS-Verfahren (Vicarious Nucleophilic Substitution) wird Pikramid (Trinitroanilin) (C6H4N4O6) mit 1,1,1-Trimethylhydraziniumiodid (TMHI) (C3H11N2I) in Gegenwart von Natriummethylat in Dimethylsulfoxid direkt zu TATB umgesetzt. Anstelle von TMHI ist auch die Verwendung von 1,1,1-Triethylhydraziniumchlorid oder 4-Amino-1,2,4-triazol beschrieben.
- Hexanitrobenzol reagiert mit einem Überschuss Ammoniak in einer Benzol-Lösung zu Triaminotrinitrobenzol.[3]
Zur Reinigung wird aus Dimethylsulfoxid und Diphenylether umkristallisiert.
Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]TATB bildet gelbe, trikline Kristalle.[1]
Die Stabilität von TATB wird durch intermolekulare und intramolekulare Wasserstoffbrücken erklärt, welche sich infolge der abwechselnden Nitro- und Aminogruppen um den Benzolring herum ausbilden.
Verwendung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]TATB wird trotz seiner hohen Herstellungskosten von rund 100,– €/kg[1] als Sprengstoff eingesetzt, da die Verbindung einerseits stabil und damit gut zu handhaben ist, andererseits aber eine hohe Sprengkraft besitzt. Die Beständigkeit von TATB gegen Stoß- und Hitzeeinwirkung ist größer als die eines jeden anderen bekannten Materials mit vergleichbarer Energiedichte. TATB wird selbst durch den Aufschlag bei Flugzeugabstürzen, Feuer, Explosionen oder den Einschlag von Geschossen aus Handfeuerwaffen nicht zur Explosion gebracht. Wegen dieser Eigenschaften wird TATB z. B. in Kernwaffen oder für insensitive Munition (z. B. für Schiffe und U-Boote) verwendet.
Detonationen in Sprengstoffen auf TATB-Basis verlaufen anders als Detonationen von empfindlichen Sprengstoffen: Sie sind zwar schnell, aber nicht verzögerungsfrei und zeigen eine vergleichsweise breite, dreidimensionale Reaktionszone hinter der Detonationsfront. Solche nichtidealen Detonationen können auf der Basis einfacher Theorien nicht hinreichend genau berechnet werden. Die Verwendung von TATB in Waffensystemen erfordert daher ein hochentwickeltes Verständnis der Physik und Chemie von Initiierung und Detonation.
- Explosionswärme: 3,990 kJ·g−1[4]
- Detonationsgeschwindigkeit bei maximaler Dichte: 7619 m·s−1[1]
- Detonationsdruck: 25,9 GPa[1]
- Reibempfindlichkeit: >353 N[1][5]
- Schlagempfindlichkeit: 50 J[1][5]
TATB ist außerdem Bestandteil von verschiedenen Mischsprengstoffen, wie zum Beispiel LX-17 (LX = Livermore explosive).
Rechtliche Bestimmungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Herstellung und Verarbeitung von TATB sind in Deutschland durch das Sprengstoffgesetz geregelt.
Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Philip F. Pagoria, Gregory S. Lee, Alexander R. Mitchell, Robert D. Schmidt: A Review of Energetic Materials Synthesis, in: Thermochimica Acta, 2002, 384 (1–2), S. 187–204; doi:10.1016/S0040-6031(01)00805-X.
- Roland Ionas Bialke: Das Lehrbuch der Sprengmeister. Gesammeltes Wissen über Sprengstoffe aus der klandestinen Hobby-Sprengmeisterzene, Books on Demand GmbH, Norderstedt 2008, ISBN 978-3-8370-4729-5.
Siehe auch
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Tätigkeiten mit Explosivstoffen (abgerufen am 15. Mai 2020)
- Beiträge zur chemisch-biologischen Oberflächenmodifikation von Nanodiamanten aus der Detonationssynthese (abgerufen am 15. Mai 2020)
- Sprengstoffe (abgerufen am 15. Mai 2020)
- Patent EP2698361B1: Verwendung einer ein Polymer und eine ionische Flüssigkeit umfassenden Zusammensetzung. Angemeldet am 12. August 2013, veröffentlicht am 29. März 2017, Anmelder: Diehl BGT Defence GmbH & Co KG, Erfinder: Arno Hahma.
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b c d e f g h i Eintrag zu 1,3,5-Triamino-2,4,6-trinitrobenzol. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 1. Juni 2014.
- ↑ Für diesen Stoff liegt noch keine harmonisierte Einstufung vor. Wiedergegeben ist eine von einer Selbsteinstufung durch Inverkehrbringer abgeleitete Kennzeichnung von 2,4,6-trinitrobenzene-1,3,5-triamine im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 10. Mai 2018.
- ↑ Arnold T. Nielsen, Ronald L. Atkins, William P. Norris: Oxidation of poly(nitro)anilines to poly(nitro)benzenes. Synthesis of hexanitrobenzene and pentanitrobenzene. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 44, Nr. 7, 1979, S. 1181–1182, doi:10.1021/jo01321a041.
- ↑ Zeman, S.; Dimun, M.; Truchlik, S.: The relationship between the kinetic data of the low-temperature thermolysis and the heats of explosion of organic polynitro compounds in Thermochim. Acta 78 (1984) 181–209, doi:10.1016/0040-6031(84)87145-2.
- ↑ a b Klapötke, T.M.: Chemistry of High-Energy Materials, 2nd Edition, 2012 Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, Berlin/Boston, ISBN 978-3-11-027358-8, S. 118, (abgerufen über De Gruyter Online).