Википедија

Nitrogvanidin

Nitrogvanidin - ponekad skraćeno NGu, takođe nazvan pikrit - je bezbojno eksplozivno hemijsko jedinjenje, kristalna čvrsta supstanca koja nije direktno zapaljiva, koja ima veoma nisku eksplozivnu osetljivost i topi se na 257 °C (495 °F; 530 K) i raspada na 254 °C (489 °F; 527 K), ali zato ima veliku brzinu detonacije. [3] Nitrogvanidin je izuzetno neosetljiv, ali moćan eksploziv, takođe se koristi u bezdimnom barutu gde smanjuje plamen na izlazu iz cevi i smanjuje eroziju cevi i burenceta. [4] Vlaženje sa > 20 tež.% vode utiče na desenzibilizaciju sa HD 1.1 na HD 4.1 (zapaljiva čvrsta supstanca). [5] Nitrogvanidin se koristi kao energetski materijal, odnosno pogonsko gorivo ili visoko eksplozivno sredstvo, prekursor za insekticide i za druge svrhe.

Nitrogvanidin
Nazivi
IUPAC naziv
1-Nitroguanidine
Drugi nazivi
Pikrit
Identifikacija
3D model (Jmol)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.008.313
  • NC(=N)N[N+](=O)[O-]
Svojstva
CH4N4O2
Molarna masa 104,068
Agregatno stanje Bezbojna kristalna čvrsta supstanca
Gustina 1,77 g/cm3
Tačka topljenja 257 °C (495 °F; 530 K)
3.45 g/kg (u vodi pri 25 °C (77 °F; 298 K))
Експлозивност
Осетљивост на шок > 50 J
Осетљивост на трење > 350 N 
Брзина детонације  
РЕ фактор 1.00

 

Опасности
Главне опасности Eksploziv
Безбедност приликом руковања  
 

 

Сродна једињења
Сродна  
  
Сродна једињења
 Gvanidin
Gvanidin nitrat

 

Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY verifikuj (šta je ДаYНеН ?)
Reference infokutije

Nitrogvanidin je takođe organsko jedinjenje, koje sadrži 1 atom ugljenika i ima molekulsku masu od 104,068 Da.

Istorija уреди

Nitrogvanidin je prvi izumeo L. Jousselin 1877. godine. Oko Drugog svetskog rata počeo je da se koristi kao barut.

Proizvodnja уреди

Nitrogvanidin je sintetisan po prvi put 1877. godine [3] nitracijom gvanidina [6], a zatim je sa velikim poteškoćama dobijen ekstrakcijom gvana. [7] Od 1930-ih, [3] industrijski se proizvodi dehidratacijom sumpornom kiselinom samog gvanidin nitrata [8] dobijenog reakcijom cijanamida ili dicijandiamida [9] i amonijum nitrata. [3] · [10] · [11] Gvanidin nitrat se takođe može proizvesti iz ureje i amonijum nitrata sa silicijum-dioksidnim katalizatorom [12]ali u laboratoriji se može pripremiti od uree O=C(NH
2)
2 i sulfaminske kiseline H
3NSO
3 da bi se dobio gvanidin sulfat koji je naknadno nitrovan u nitrogvanidin. [13]

Nitrogvanidin se proizvodi širom sveta u velikim razmerama počevši od reakcije dicijandiamida (DCD) sa amonijum nitratom da bi se dobila so gvanidinijum nitrata, koja se zatim nitrira tretmanom sa koncentrovanom sumpornom kiselinom na niskoj temperaturi. [14]

[C(NH2)3]NO3   →    (NH2)2CNNO2  +  H2O

Nitrogvanidin se takođe može dobiti tretiranjem uree amonijum nitratom (preko BMA procesa). Međutim, zbog problema pouzdanosti i sigurnosti, ovaj proces nikada nije komercijalizovan uprkos svojim atraktivnim ekonomskim karakteristikama.

Osobine уреди

Osobina Vrednost
Broj akceptora vodonika 3
Broj donora vodonika 3
Broj rotacionih veza 2
Particioni koeficijent[15] (ALogP) 1,2
Rastvorljivost[16] (logS, log(mol/L)) -0,3
Polarna površina[17] (PSA, Å2) 107,7

Karakteristike уреди

Nitrogvanidin je veoma neosetljiv i detonira tek nakon iniciranja detonatorom. Važni indikatori eksplozije su:

  • Toplota eksplozije: 3062 kJ kg−1. [18]
  • Temperatura detonacije: pri maksimalnoj gustini 2.530 °C (4.590 °F; 2.800 K) [19]
  • Brzina detonacije: pri maksimalnoj gustini 8.546 m/s (28.040 ft/s)−1 [18]
  • Normalna zapremina gasa: 1075 l·kg−1. [20]
  • Specifična energija: 932 kJ·kg−1. [20]
  • Detonacioni pritisak: 29 GPa
  • Temperatura detonacije: 2.540 °C (4.600 °F; 2.810 K) [19]
  • Olovni blok: 305 cm3/10 g[20]
  • Osetljivost na udar: do 50 Nm bez reakcije [21]
  • Osetljivost na trenje: do 353 N opterećenje igle bez reakcije [21]
  • Kritični prečnik pri gustini: pri gustini od 1,52 g/cm 3 < 14 mm [18]
  • Ispitivanje čeličnog kućišta: sa graničnim prečnikom od 1 mm bez paljenja. [21]

Kao i kod svih eksploziva, brzina detonacije, vD, nitrogvanidina raste sa njegovom gustinom. vD sledi sledeći zakon u opsegu od 0,3 do 1,78 g·cm−3: vD = 1,44 + 4,015 gustina [mm·µs−1] [22] (pogledajte i sledeću grafiku)

 
Brzina detonacije nitrogvanidina kao funkcija gustine

Nitrogvanidin je jedan od jakih, ali teško detonirajućih eksploziva. Ovo objašnjava snažnu zavisnost brzine detonacije od prečnika. Punjenje gustine 0,95 g/cm3 ima brzinu detonacije od 4.340 m/s (14.240 ft/s) u cevi unutrašnjeg prečnika 20 mm.

Sinteza уреди

Nitrogvanidin se može dobiti dehidratacijom gvanidin nitrata koncentrovanom sumpornom kiselinom. [23]

H
2N-C(=NH)-H
2N·HNO
3 → H
2N-C(-NH
2)=N-NO
2 + H
2O

Reaktivnost уреди

Nitrogvanidin postoji u vodenoj sredini u dva oblika u tautomernoj ravnoteži jedan sa drugim, naime nitroimino oblik (1-nitrogvanidin) i nitroaminski oblik (2-nitrogvanidin). I u čvrstoj fazi i u rastvoru preovlađuje imin oblik. [24].

 
H
2N-C(-NH
2)=N-NO
2 ⇄ HN=C(-NH
2)-NH-NO
2

Upotreba уреди

Eksplozivi уреди

Nitrogvanidin je u upotrebi od 1930-ih kao sastojak pogonskih goriva sa trostrukom bazom u kojima smanjuje temperaturu plamena, bljesak otvora i eroziju cevi pištolja, ali zadržava pritisak u komori zbog visokog sadržaja azota. Njegova ekstremna neosetljivost u kombinaciji sa niskom cenom učinila ga je popularnim sastojkom u neosetljivim visokoeksplozivnim formulacijama (npr. AFX-453, AFX-760, IMX-101, AL-IMX-101, IMX-103, itd.). [25]

Eksplozivno raspadanje nitrogvanidina je dato sledećom jednačinom:

H4N4CO2 (s) → 2 H2O (g) + 2 N2 (g) + C (s)

Bezdimni prah (barut) уреди

Nitrogvanidin se koristi kao komponenta u prahovima sa trostrukom bazom, odnosno na bazi nitroceluloze, nitroglicerina i amino derivata kao što je nitrogvanidin. Tamo se koristi za smanjenje temperature blica bez uticaja na pritisak detonacije. Nitrogvanidin se ugrađuje kao fina suspenzija u bezdimni prah koji sadrži nitrocelulozu, nitroglicerin i često centralit. [26] Ovi prahovi su manje energetski gusti od prahova sa dvostrukom bazom, ali manje erodiraju cev pištolja. [27].

Pod ovim uslovima, dodatak nitrogvanidina u prahu omogućava smanjenje plamena na otvoru cevi uprkos povećanom stvaranju dima. [27] · [4].

Nitrogvanidin se takođe koristi u sastavu specifičnih takozvanih pudera niske osetljivosti (LOVA).[28] Ova goriva ne deflagriraju ili detoniraju kada su podvrgnuta toploti ili udaru ili pogođena oblikovanim punjenjem i stoga su bezbednija. Nitrogvanidin zatim zamenjuje eksplozive kao što je HMX i vezuje se za vezivo kao što je nitroceluloza ili polivinil nitrat i plastifikatori. [29]

Pesticidi уреди

Derivati nitrogvanidina se koriste kao insekticidi, koji imaju uporedivo dejstvo sa nikotinom. Derivati uključuju klotianidin, dinotefuran, imidakloprid i tiametoksam.

Biohemija уреди

Nitrozoilovani derivat, nitrozogvanidin, se često koristi za mutageizaciju bakterijskih ćelija za biohemijske studije.

Struktura уреди

Nakon nekoliko decenija debate, NMR spektroskopijom i difrakcijom rendgenskih zraka i neutrona moglo bi se potvrditi da nitrogvanidin postoji isključivo kao nitroimin tautomer i u čvrstom stanju i u rastvoru. [30][31][32]

Reference уреди

  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. ^ а б в г Ernst-Christian, Koch (2021). High explosives, propellants, pyrotechnics. De Gruyter. стр. 510. ISBN 978-3-11-066052-4. 
  4. ^ а б Thomas M., Klapötke (2022-08-01). Chemistry of High-Energy Materials [Chemistry of High-Energy Materials]. De Gruyter. стр. 516. ISBN 978-3-11-073950-3. doi:10.1515/9783110739503. Приступљено 2023-07-30. 
  5. ^ United Nations, Transport of Nitroguanidine, wetted, (UN 1336) in flexible IBCs, ST/SC/AC.10/C.3/2006/52, Geneva, 13 April 2006. Accessed at https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/doc/2006/ac10c3/ST-SG-AC10-C3-2006-52e.pdf
  6. ^ M. W., Kirkwood; George F, Wright (1957-06-01). MECHANISM OF GUANIDINE NITRATION: II. TETRAETHYLNITROGUANIDINE. 35. Canadian Journal of Chemistry. стр. 527—540. ISSN 0008-4042. doi:10.1139/v57-074. Приступљено 2023-07-30.  Непознати параметар |issn2= игнорисан (помоћ)
  7. ^ A, Strecker (1861). Untersuchungen über die chemischen Beziehungen zwischen Guanin, Xanthin, Theobromin, Caffein und Kreatinin. 118. Annalen der Chemie und Pharmacie. стр. 151—177. doi:10.1002/jlac.18611180203. 
  8. ^ Synthesis method of superfine nitroguanidine with particle size of less than 4.0um. 2020-03-24. Приступљено 2023-07-30. 
  9. ^ „Organic Syntheses Procedure”. orgsyn.org. Приступљено 2023-07-30. 
  10. ^ William H., Hill; Robert C., Swain; Joseph H., Paden (1941-08-12). Production of guanidine nitrate. Приступљено 2023-07-30. 
  11. ^ Tenney L., Davis (1922-12-26). Guanidine nitrate. Приступљено 2023-07-30. 
  12. ^ One-step safety production method of guanidine nitrate. 2012-04-11. Приступљено 2023-07-30. 
  13. ^ Axt (1. 8. 2007). „Nitroguanidine: from sulphamic acid and urea”. Sciencemadness Discussion Board. 
  14. ^ E.-C. Koch, Insensitive High Explosives: III. Nitroguanidine – Synthesis – Structure – Spectroscopy – Sensitiveness, Propellants Explos. Pyrotech. 2019, 44, 267-292. [1]
  15. ^ 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. 
  16. ^ 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. 
  17. ^ 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. 
  18. ^ а б в E.-C. Koch: Sprengstoffe, Treibmittel, Pyrotechnika. 2., vollständig überarbeitete Auflage. de Gruyter, Berlin, 2019, ISBN 978-3-11-055784-8.
  19. ^ а б R. Doherty, R. L. Simpson: Comparative Evaluation of several insensitive high explosives, 28th International Annual ICT Conference, June 1997, Karlsruhe, Germany. V-32.
  20. ^ а б в J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe. 10., vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7.
  21. ^ а б в Ernst-Christian Koch (18. 01. 2019), „Insensitive High Explosives: III. Nitroguanidine – Synthesis – Structure – Spectroscopy – Sensitiveness”, Propellants, Explosives, Pyrotechnics (на језику: немачки), 44 (3), pp. 267–292, doi:10.1002/prep.201800253 
  22. ^ Terry R. Gibbs, Alphonse Popolato (1984), LASL explosive property data (на језику: немачки), University of California Press, pp. 52–60, ISBN 0-520-04012-0 }}
  23. ^ „Nitroguanidine”. National Institutes of Health. Приступљено 10. 06. 2015. 
  24. ^ „Nitroguanidine”. 04. 01. 2012. Приступљено 10. 06. 2015. 
  25. ^ E.-C. Koch, Insensitive High Explosives: IV. Nitroguanidine - Initiation & detonation, Def. Tech. 2019, 15, 467-487.[2]
  26. ^ ARMY RESEARCH LABORATORY Extraction of Nitroguanidine (NQ) From Triple-Base Gun Propellant by Jeffrey B. Morris February 2002 lire en ligne
  27. ^ а б Rudolf, Meyer; Josef, Köhler; Axel, Homburg; Rudolf, Meyer (2007). Explosives. Wiley-VCH. стр. 236. ISBN 978-3-527-31656-4. Приступљено 2023-07-30. 
  28. ^ Ernst‐Christian, Koch (20. 01. 2021). Insensitive High Explosives: V. Ballistic Properties and Vulnerability of Nitroguanidine Based Propellants. 46. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. стр. 174—206. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.202000220. Приступљено 2023-07-30.  Непознати параметар |issn2= игнорисан (помоћ)
  29. ^ Rudolf, Meyer; Josef, Köhler; Axel, Homburg (2007). Explosives. Wiley - VCH Verlag. стр. 211. ISBN 978-3-527-31656-4. Приступљено 2023-07-30. 
  30. ^ Bulusu, S.; Dudley, R. L.; Autera, J. R. (1987). „Structure of nitroguanidine: nitroamine or nitroimine? New NMR evidence from nitrogen-15 labeled sample and nitrogen-15 spin coupling constants”. Magnetic Resonance in Chemistry. 25 (3): 234—238. S2CID 97416890. doi:10.1002/mrc.1260250311. 
  31. ^ Murmann, R. K.; Glaser, Rainer; Barnes, Charles L. (2005). „Structures of nitroso- and nitroguanidine x - ray crystallography and computational analysis”. Journal of Chemical Crystallography. 35 (4): 317—325. S2CID 96090647. doi:10.1007/s10870-005-3252-y. 
  32. ^ S. Choi, Refinement of 2-Nitroguanidine by Neutron Powder Diffraction, Acta Crystallogr. B 1981, 37, 1955-1957.[3]

Literatura уреди

Spoljašnje veze уреди

 
Nitrogvanidin na Vikimedijinoj ostavi.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Nitrogvanidin&oldid=27612001”