Етилен гликол динитрат

С Википедије, слободне енциклопедије
Етилен гликол динитрат
Идентификација
3Д модел (Jmol)
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.010.058
  • [O-][N+](=O)OCCO[N+](=O)[O-]
Својства
C2H4N2O6
Моларна маса 152,063
Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Референце инфокутије

Етилен гликол динитрат, скраћено ЕГДН и НГЦ, познат и као нитрогликол, је безбојна, уљаста, експлозивна течност добијена нитровањем етилен гликола. Сличан је нитроглицерину и по производњи и по својствима, иако је испарљивији и мање вискозан. За разлику од нитроглицерина, хемикалија има савршен баланс кисеоника, што значи да би је њено идеално егзотермно разлагање у потпуности претворило у нискоенергетски угљен-диоксид, воду и гас азота, без вишка неизреагованих супстанци, без потребе да реагује са било чим другим.

Етилен гликол динитрат је такође и органско једињење, које садржи 2 атома угљеника и има молекулску масу од 152,063 Da.

Историја и производња[уреди | уреди извор]

Чисти ЕГДН је први произвео белгијски хемичар Луис Хенри (1834–1913) 1870. године капањем мале количине етилен гликола у смешу азотне и сумпорне киселине охлађену на 0 °Ц (32 °Ф; 273 К). [3] Претходне године, Август Кекуле је произвео ЕГДН нитрацијом етилена, али је он заправо био контаминиран бета-нитроетил нитратом. [4][5][6]

Остали истраживачи који су припремали НГЦ пре објављивања Ринкенбаховог дела 1926. укључивали су: Шампион (1871), Неф (1899) и Виланд и Сакелариос (1920), Даутриш, Хоф и Оме.

Амерички хемичар Вилијам Хенри Ринкенбах (1894–1965) припремио је ЕГДН нитрирањем пречишћеног гликола добијеног фракционисањем комерцијалног производа под притиском од 40 мм Хг и на температури од 120 °Ц (248 °Ф; 393 К). За ово је 20 г средње фракције пречишћеног гликола постепено додавано у смешу од 70 г азотне киселине и 130 г сумпорне киселине, одржавајући температуру на 23 °Ц (73 °Ф; 296 К). Добијених 49 г сировог производа је испрано са 300 мл воде да би се добило 39,6 г пречишћеног производа. Тако добијен низак принос могао би се побољшати одржавањем ниже температуре и употребом различите смеше нитрирајућих киселина. [5]

1) Директна нитрација гликола се врши на потпуно исти начин, са истим апаратом, и са истим мешаним киселинама као нитрација глицерина. У испитивању нитрације анхидрованог гликола (100г) са 625г мешане киселине ХНО
3
40% & Х
2
СО
4
60% на 10—12 °Ц (50—54 °Ф; 283—285 К), принос је био 222 г и пао је на 218 г када је температура подигнута на 29—30 °Ц (84—86 °Ф; 302—303 К). Када се 500 г мешане киселине ХНО
3
50% & Х
2
СО
4
50% је коришћено на 10—12 °Ц (50—54 °Ф; 283—285 К), принос је повећан на 229 г. У комерцијалној нитрацији, приноси добијени од 100 кг анхидрованог гликола и 625 кг мешане киселине која садржи ХНО
3
41%, Х
2
СО
4
58% & вода 1% су били 222,2 кг НГц на температури нитрирања од 10—12 °Ц (50—54 °Ф; 283—285 К) и само 218,3 кг на 29—30 °Ц (84—86 °Ф; 302—303 К). То значи 90,6% теорије, у поређењу са 93,6% са НГ.

C2Х4(ОХ)2 + 2 ХНО3 → C2Х4(ОНО2)2 + 2 Х2О

или кроз реакцију етилен оксида и азот пентоксида:

C2Х4О + Н2О5 → C2Х4(ОНО2)2

2)  Директна производња НГц из гасовитог етилена.

3)  Припрема НГц из етилен оксида.

4)  Припрема НГц методом Мессинга од етилена преко хлорохидрина и етилен оксида.

5)  Припрема НГц по ДуПонт методи.

Својства[уреди | уреди извор]

Физичка својства[уреди | уреди извор]

Етилен гликол динитрат је безбојна испарљива течност када је у чистом стању, али је жућкаста када је нечист.

Моларна тежина 152,07, Н 18,42%, ОБ до ЦО2 0%, ОБ до ЦО +21%; безбојна испарљива течност у чистом стању; жућкаста течност у сировом стању; сп гр 1,488 на 20/4° или 1,480 на 25°; н_Д 1,4452 на 25° или 1,4472 на 20°; тачка смрзавања -22,75° (насупрот +13,1° за НГ); замрзнута тачка дата у [7] је -22,3°; тачка кључања 199° на 760 мм Хг (са разлагањем).

Бризантност компресијом оловног блока (Хесс црусхер тест) је 30,0 мм, наспрам 18,5 мм за НГ и 16 мм за ТНТ (обмањујуће, треба дати тачну густину и масу експлозива (25 или 50 г). Бризантност са тестом песка, утврђен у мешавине са 40% кизелгура, дале су за мешавине НГц нешто веће резултате него код оних које садрже НГ.

  • Провидна уљаста испарљива течност.
  • Густина супстанце на 20 °Ц (68 °Ф; 293 К) је 1,489 г / цм³,
  • Температура очвршћавања је −21,7 °Ц (−7,1 °Ф; 251,5 К).
  • Ниска хигроскопна супстанца
  • Растворљив у етанолу, метанолу, диетил етру, нитробензену, ацетону, нитроглицерину и другим растварачима. [8]
  • Растворљивост у води 0,5% на 25 °Ц (77 °Ф; 298 К).
  • Вискозитет на 20 °Ц — 0,421 сПа / с .
  • Испарљивост је много већа од оне код нитроглицерина (2,2 мг/(цм²·х) — 20 пута више (према другим подацима — 8 пута и 13 пута према Штетбахеру).
  • т пл. −22,5 °Ц (−8,5 °Ф; 250,7 К)
  • т кип. 197,5 °Ц (387,5 °Ф; 470,6 К) [9]
  • слатки укус [10]

Испарљивост је много већа од оне код нитроглицерина. Колоксилин се лако желатинизује на нормалној температури.[11]

Хемијска својства[уреди | уреди извор]

Када се етилен гликол динитрат брзо загреје на 215 °Ц (419 °Ф; 488 К), експлодира; овоме претходи делимична разградња слична оној код нитроглицерина. ЕГДН има нешто већy бризантност од нитроглицерина.

Етилен гликол динитрат бурно реагује са калијум хидроксидом, дајући етилен гликол и калијум нитрат:

C2Х2(ОНО2)2 + 2 КОХ → C2Х2(ОХ)2 + 2 КНО3

Осетљивост на спољашње утицаје[уреди | уреди извор]

Пре загревања:[уреди | уреди извор]

Пажљивим загревањем малих количина ЕГДН-а могуће га је испарити без експлозије или бљеска. На металној плочи, ЕГДН, брзо загрејан, запали се лаганом експлозијом. На температури до 150 °Ц (302 °Ф; 423 К), ЕГДН емитује жуте паре — оксиде азота. Када се загреје на 170 °Ц (338 °Ф; 443 К), у малим количинама, нитрогликол се брзо распада уз благи бљесак, у великим количинама експлодира. [9]

До удара:[уреди | уреди извор]

~20 цм (од 7 до 10 цм) за оптерећење од 2 кг (нитроглицерин — 4 цм, ТЕН — 17 цм). [9]

Кап ББ се ставља у капсулу Боурге
Експлозивно Пада тежина (мг) Тежина падајућег терета (кг) Висина пада (цм) Број погодака Проценат експлозија
Нитроглицол 25 1 20, 45, 50, 100 20, 50, 20, 50 5, 52, 60, 96
Нитроглицерин 34 0,5 50, 65, 100 30, 100, 50 24, 52, 86

[12]

Хемијска отпорност:[уреди | уреди извор]

ЕГДН је стабилнији од нитроглицерина. На температури од 72 °Ц (162 °Ф; 345 К) издржава Абелов тест сат времена (НГЦ 10-15 минута). На први поглед, нижа стабилност ЕГДН-а се објашњава малом дисоцијацијом његових пара. [9]

Својства детонације[уреди | уреди извор]

ЕГДН детонира лакше од нитроглицерина. Његова експанзија у Траутзл бомби, у поређењу са другим хомологним етрима, представљена је у наставку:

Детонација 125 грама ЕГДН
Капсуле са ГР ЕГДН Нитроглицерин Метил нитрат
№1 (0,3 г.) 465 мл (71 %) 190 мл (32 %) 520 мл (84 %)
№3 (0,54 р.) - 225 мл (38 %) -
№6 (1,0 г.) - 460 мл (78 %) -
№8 (2,0 г.) 650 мл (100 %) 590 мл (100 %) 620 мл (100 %)

Табела показује да ЕГДН детонира лакше и потпуније чак и у најмањој капсули. Ово је вероватно због нижег вискозитета. Велика брзина детонације је могућа са пречником пуњења већим од 2,7 мм. [9]

Способност детонације[уреди | уреди извор]

  • Топлота експлозије: 6,8 МЈ/кг.
  • Тачка паљења: 195–200°, 215°.
  • Топлота формирања: -358,2 кцал/кг.
  • Енталпија формирања: -381,6 кцал/кг.
  • Топлотни капацитет: 0,4 цал/г.
  • Температура експлозије: 4503 К (око 4230 °Ц).
  • Брзина детонације: 7200 м/с. Према другим подацима, 8300 м/ц је у челичној цеви пречника 35 мм. Може детонирати у режиму мале брзине (1500-2000 м/с).
  • Брисанце: 129% (61,9 г песка) ТНТ-а (тест песка), према Хесу 115% (18,9 мм) ТНТ-а.
  • Експлозивност у Пб-блоку: ЕГДН има веома високу ефикасност: 620 мл са песком за фугирање (650 мл са фугирањем водом).
  • Ефикасност у балистичком малтеру: 127-137% ТНТ-а.
  • Запремина продуката експлозије: 737 л/кг ( НГЦ 713 л/кг, тол 730 л/кг).
  • Критични пречник: 2 мм, а детонација је мале брзине и не шири се више од 100 пречника (20 цм) [9]

Предности и недостаци[уреди | уреди извор]

Предности[уреди | уреди извор]

  • Једноставна технологија производње
  • Не захтева скупе материјале за синтезу
  • Велика експлозивна снага
  • Ниска осетљивост (у поређењу са нитроглицерином) на спољашње факторе

Недостаци[уреди | уреди извор]

  • Испарљива супстанца
  • Веома токсична супстанца
  • Најефикаснији у течном стању [13]

Особине[уреди | уреди извор]

Особина Вредност
Број акцептора водоника 6
Број донора водоника 0
Број ротационих веза 5
Партициони коефицијент[14] (ALogP) 3,9
Растворљивост[15] (logS, log(mol/L)) -2,0
Поларна површина[16] (PSA, Å2) 110,1

Остало[уреди | уреди извор]

ЕГДН се користио у производњи експлозива за снижавање тачке смрзавања нитроглицерина, како би се произвео динамит за употребу у хладнијем времену. Због своје испарљивости коришћен је као детекциони таг у неким пластичним експлозивима, нпр. Семтекс, да би се омогућило поузданије откривање експлозива, све до 1995. године када је замењен диметилдинитробутаном. Знатно је стабилнији од глицерил тринитрата због недостатка секундарних хидроксилних група у прекурсорском полиолу.

Као и други органски нитрати, етилен гликол динитрат је вазодилататор.

Тестирање производа[уреди | уреди извор]

Метод 1.[уреди | уреди извор]

Узмите једну кап ЕГДН и запалите је шибицом. Ако кап гори слабим зеленкастим пламеном са шиштањем, онда је то висококвалитетан ЕГДН. [13]

Метод 2.[уреди | уреди извор]

Ставите једну кап ЕГДН на металну плочу и снажно ударите чекићем. Гласан звук експлозије требало би да вам на неко време запуши уши. Ово је показатељ висококвалитетног ЕГДН-а. [13]

За оба ова теста, веома је важно користити 1 кап ЕГДН-а и држати базну супстанцу што даље од места тестирања. [13]

Детекција[уреди | уреди извор]

Паре нитрогликола се детектују спектрометријом покретљивости јона коришћењем јона хлоридног реагенса. [17] Друга метода детекције је течна хроматографија са анализатором топлотне енергије или гасна хроматографија са детектором за хватање електрона. [10]

Токсичност ЕГДН-а[уреди | уреди извор]

Код акутног тровања ЕГДН-ом се осећа:

  • Пулсирајућа главобоља [18]
  • Хипотензија,
  • Тахикардија, аритмија [19]
  • Мучнина, повраћање.
  • Црвенило лица, бол у стомаку [18]
  • Слабост [20]
  • Вртоглавица
  • Делиријум, депресија ЦНС-а [18]
  • Иритација коже [18]

Симптоми се можда неће појавити одмах, односно могу бити одложени. [20]

Описано је на десетине случајева изненадне смрти младих и здравих радника који су дуго времена били изложени ЕГДН и нитроглицерину у производњи експлозива.

ЕГДН је испарљивији од нитроглицерина и брже се апсорбује кроз кожу.

Смрт обично наступа 30-60 сати након престанка узимања гликол динитрата, у случајевима ангине пекторис и акутне срчане инсуфицијенције.

Код радника укључених у производњу ЕГДН утврђени су и други неуролошки поремећаји: несаница, брадикардија, депресија, несвестица, који не зависе од васкуларне инсуфицијенције.

Постоји мишљење да су под утицајем ЕГДН-а поремећени синаптички процеси преноса и размене у средњем делу мозга.

ЕГДН се лако апсорбује кроз кожу. Апсорпција је један од главних извора тровања ЕГДН-ом. Лака апсорпција чини ЕГДН узроком тровања и смрти оних који раде са њим. Код радника који су користили заштитне гумене рукавице на кожи руку је нађено 0,1-1 мг ЕГДН-а.

Минимална доза која изазива бол код особе када се нанесе на кожу је 18-35 мл 1% алкохолног раствора ЕГДН.

Поновљено тровање доводи до изражене толеранције, а кратко одсуство излагања може довести до изненадне смрти. [20]

Прва помоћ приликом тровања ЕГДН-ом[уреди | уреди извор]

Супстанца може ући у тело удисањем свог аеросола, кроз кожу и гутањем. [20]

Карактеристичан знак тровања ЕГДН-ом је ненормалан пад крвног притиска код жртве. [21]

Ако ЕГДН доспе у очи, треба их одмах испрати са доста воде, повремено подижући доњи и горњи капак, након чега се обратите лекару. Контактна сочива се не могу носити када радите са ЕГДН. У случају контакта са кожом, оперите кожу сапуном и водом и потражите медицинску помоћ. [10]

Ако је ЕГДН доспео на одећу, одећу треба одмах скинути и кожу опрати водом и сапуном. У случају да је неко удахнуо паре ЕГДН-а, треба га одмах извести на свеж ваздух, ако престане дисање дати му дисање уста на уста. Жртву треба загрејати и одмах потражити медицинску помоћ. Постоје и други методи описани у литератури. Поред наведеног, литература предлаже да се жртви да 100 грама вотке. Аутори сматрају етил алкохол антидотом за ЕГДН. [13][10]

У картонима Међународне организације рада, у вези са тровањем ЕГДН, наводи се да употреба етил алкохола само погоршава клиничку слику тровања нитрогликолом. [20]

У случају гутања нитрогликола, потребно је хитно консултовати лекара, изазвати повраћање жртви и испрати уста водом. [10][20]

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  2. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. ^ L. Henry (1870) "Untersuchungen über die Aetherderivate der mehratomigen Alkohole und Säuren (Vierter Theil.)" (Investigations of ether derivatives of polybasic alcohols and polyprotic acids (fourth part)), Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 3 : 529–533.
  4. ^ Wieland, H.; Sakellarios, E. (1920). „Die Nitrierung des Äthylens” [The nitration of ethylene]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 53 (2): 201—210. doi:10.1002/cber.19200530211. 
  5. ^ а б Rinkenbach, W. H. (1926). „The Properties of Glycol Dinitrate”. Industrial and Engineering Chemistry. 18 (11): 1195—1197. doi:10.1021/ie50203a027. 
  6. ^ A. Kekulé (1869) "Ueber eine Verbindung des Aethylens mit Salpetersäure" (On a compound of ethylene with nitric acid), Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 2 : 329–330.
  7. ^ Curme, G. O.; Johnston, F., ур. (1952). Glycols. American Chemical Society Monograph. 114. Reinhold. стр. 65—7, 130—134, 312. OCLC 558186858. 
  8. ^ „Этиленгликольдинитрат - Справочник химика 21”. chem21.info. Приступљено 2022-09-09. 
  9. ^ а б в г д ђ Vandal (2012). Довідник з вибухових речовин, порохів і піротехнічних сумішей (на језику: російська). exploders.us. стр. 310. 
  10. ^ а б в г д PubChem. „Ethylene glycol dinitrate”. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (на језику: енглески). Приступљено 2022-09-13. 
  11. ^ Marshall, A (1930). Chem (на језику: англійська). Ind. стр. 34. 
  12. ^ Medard, L (1951). Mem poudres (на језику: французька). стр. 33, 323. 
  13. ^ а б в г д Блажений, Авдєй (2003). Азбука домашнього тероризму (на језику: російська). Самвидав. стр. 306. 
  14. ^ Ghose, A.K.; Viswanadhan V.N. & Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A. 102: 3762—3772. doi:10.1021/jp980230o. 
  15. ^ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488—1493. PMID 11749573. doi:10.1021/ci000392t. 
  16. ^ Ertl P.; Rohde B.; Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714—3717. PMID 11020286. doi:10.1021/jm000942e. 
  17. ^ Лаwренце, А. Х.; Неудорфл, Павел. (1988-01-15). „Детецтион оф етхyлене глyцол динитрате вапорс бy ион мобилитy спецтрометрy усинг цхлориде реагент ионс”. Аналyтицал Цхемистрy (на језику: енглески). 60 (2). стр. 104—109. ИССН 0003-2700. дои:10.1021/ац00153а002. Приступљено 2022-09-13. 
  18. ^ а б в г „ЦДЦ - НИОСХ Поцкет Гуиде то Цхемицал Хазардс - Етхyлене глyцол динитрате”. www.цдц.гов. Приступљено 2022-09-17. 
  19. ^ „Департмент оф Хеалтх фор тхе Стате оф Неw Јерсеy | Хомепаге”. њ.гов. Приступљено 2022-09-18. 
  20. ^ а б в г д ђ „ИЦСЦ 1056 - ЕТХYЛЕНЕ ГЛYЦОЛ ДИНИТРАТЕ”. www.ило.орг. Приступљено 2022-09-17. 
  21. ^ Цларк, D. Г.; Литцхфиелд, M. Х. (1967-10-01). „Метаболисм оф Етхyлене Глyцол Динитрате анд итс Инфлуенце он тхе Блоод Прессуре оф тхе Рат”. Бритисх Јоурнал оф Индустриал Медицине. 24 (4). стр. 320—325. ИССН 0007-1072. ПМЦ 1008627Слободан приступ. ПМИД 6073091. Приступљено 2022-09-14. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]