„Hexogen“ – Versionsunterschied
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Die Herstellung und Handhabung von Hexogen hat in der Vergangenheit bereits zu Umwelt- und Trinkwasservergiftungen geführt. |
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Kann man auch kaufen |
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Version vom 18. Mai 2010, 11:34 Uhr
| Strukturformel | ||||||||||
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| Allgemeines | ||||||||||
| Name | Hexogen | |||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C3H6N6O6 | |||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||
| Molare Masse | 222,12 g·mol−1 | |||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||
| Dichte |
1,82 g·cm−3 (20 °C) [1] | |||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||
| Löslichkeit |
schlecht in Wasser[2] | |||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | ||||||||||
Hexogen (auch Cyclotrimethylentrinitramin, Cyclonit, T4 und RDX (Research Department Explosive / Royal Demolition Explosive)) ist ein hochbrisanter, giftiger Sprengstoff aus der Gruppe der Nitramine, der während des Zweiten Weltkriegs in großen Mengen hergestellt wurde und immer noch eingesetzt wird. Der vollständige Name von Hexogen lautet Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin.
Geschichte
Hexogen wurde 1898 von dem Berliner Chemiker und pharmazeutischen Unternehmer Georg Friedrich Henning als Explosivstoff zur technischen Verwertung und als Ausgangsmaterial für pharmazeutische Präparate erstmalig hergestellt und im deutschen Reichspatent unter der Nr. 104280 vom 15. Juli 1898 beschrieben. Im Jahre 1920 erforschte man im Militärversuchsamt in Berlin die Substanz näher und nannte sie nun Hexogen.
Die Herstellungsverfahren waren anfangs unwirtschaftlich. Erst in den 1930er-Jahren wurden vier neue Verfahren in Deutschland entwickelt und Hexogen unter verschiedenen Decknamen wie K-, SH-, E- oder W-Salz im Zweiten Weltkrieg angewendet. Analoge Verfahren wurden auch auf alliierter Seite entwickelt, z. B. das Bachmann-Verfahren in den USA. Hexogen war auch Bestandteil eines der ersten Plastiksprengstoffe, der von Deutschland unter diesem Namen im Zweiten Weltkrieg angewendet wurde und aus 88 % Hexogen und 12 % Vaseline bestand.
Heutzutage werden unterschiedliche Kombinationen verwendet, so z. B. Torpex (auch HTA genannt). Torpex besteht aus 40 % Hexogen, 42 % TNT und 18 % Aluminium.
Hexogen ist chemisch und thermisch sehr stabil und ist auch heute noch einer der brisantesten Sprengstoffe mit hoher Arbeitsleistung. Die Substanz ist heute der wichtigste praktisch angewendete hochbrisante militärische Explosivstoff.
Gewinnung und Darstellung
Beim S-H-Verfahren gewinnt man Hexogen durch „Nitrolyse“ aus Hexamethylentetramin (Urotropin, Hexamin) und hochkonzentrierter Salpetersäure (98–99 %). Aufgrund der hohen Explosionsgefahr ist die Herstellung an die Einhaltung genauer Synthesevorschriften gebunden. Technische Verfahren arbeiten modifiziert unter Verwendung von Zusatzstoffen, die Wasser binden (Essigsäureanhydrid im KA- oder Bachmann-Verfahren) und zusätzlich Ammonium liefern (Ammoniumnitrat im K-Verfahren). Hexamethylentetramin ist ein Kondensationsprodukt aus Ammoniak und Formaldehyd, welches sich beim gemeinsamen Eindampfen der wässrigen Lösungen bildet. Als Nebenprodukt dieser Synthese bilden sich stets einige Prozente Octogen, welches durch Zusätze von Bortrifluorid bevorzugt gebildet werden kann. Beim E-Verfahren erfolgt die Umsetzung von Paraformaldehyd und Ammoniumnitrat in Essigsäureanhydrid.[3]
Die Herstellung und Handhabung von Hexogen hat in der Vergangenheit bereits zu Umwelt- und Trinkwasservergiftungen geführt.
Kann man auch kaufen
Eigenschaften
Das Hexogen-Molekül hat eine ringförmige Struktur mit drei Stickstoffatomen (Triazinanring), es ist ein gesättigter Heterocyclus.
Die im Hexogen vorhandenen Nitrogruppen (-NO2) treten in vielen Sprengstoffen auf, zum Beispiel auch im TNT oder - als Salpetersäureestergruppe (-O-NO2) - in der Schießbaumwolle. Da die Nitrogruppe an einen Aminstickstoff (dieser enthält ein freies Elektronenpaar) gebunden ist, wird die Struktur stabilisiert (capto-datives Strukturelement). Bei Nitraten ist die Nitrogruppe dagegen an ein Sauerstoffatom gebunden, welcher zwar 2 freie Elektronenpaare besitzt, aber deutlich elektronegativer als der Stickstoff ist. Entsprechend ist die Temperaturstabilität von Nitraminen wesentlich größer als jene vergleichbarer Nitrate.
Physikalische Eigenschaften
Hexogen ist ein farbloser kristalliner Feststoff, der bei 204 °C mit einer Schmelzwärme von 37,66 kJmol-1 schmilzt.[4] Mit einer positiven Bildungsenthalpie von 299,7 kJ·kg-1 bzw. 66,5 kJ·mol-1 handelt es sich um eine endotherme Verbindung.[5][3] Die Kristallstruktur von Hexogen ist orthorhombisch, Raumgruppe Pbca; a=13,22 Å ; b=11,61 Å ; c=10,75 Å ; Z=8.
Die Härte nach Mohs von Hexogen liegt bei 2,5.
Explosionskenngrößen
Hexogen zeigt auf grund seiner hohen Dichte und hohen Detonationsgeschwindigkeit eine hohe Bilanzleistung und zählt zu den leistungsstarken, hochbrisanten und zudem relativ unempfindlichen sowie chemisch sehr stabilen Sprengmitteln.[3] Wichtige Explosionskennzahlen sind:
- Explosionswärme 5625 kJ·kg−1.[3]
- Detonationsgeschwindigkeit: 8750 m·s−1 bei der Maximaldichte[3]
- Bleiblockausbauchung 480 cm3/10 g[3]
- Schlagempfindlichkeit 7,4 N·m[3]
- Reibempfindlichkeit 120 N Stiftbelastung[3]
- Stahlhülsentest Grenzdurchmesser 8 mm[3]
Verwendung
Hexogen gilt als besonders starker und hochbrisanter Explosivstoff und ist Bestandteil vieler verbreiteter Sprengstoffarten, zum Beispiel C4 und Torpex.
Hexogen ist in reinem Zustand hochexplosiv. Damit es als effektiver Sprengstoff militärisch genutzt werden kann, wird es mit Plastifizierern wie Polyethylen, Wachs, Knetmasse, Vaseline oder Ähnlichem zu den Plastiksprengstoffen A2, A3, B2, B3, B4, C2, C3 und dem weitest verbreiteten C4 vermischt. Außerdem bilden die Sprengstoffe Hexogen und PETN zusammen mit einem Plastifizierer den ebenfalls bekannten Plastiksprengstoff Semtex. Wie fast alle militärisch verwendeten Sprengstoffe sind alle diese Plastiksprengstoffe nicht mehr gegen Schlag, Flamme und Reibung empfindlich. Um diese Plastiksprengstoffe zur Explosion zu bringen, muss eine Initialzündung mit einer Sprengkapsel erfolgen. Mit bestimmten anderen chemischen Verbindungen kann Hexogen jedoch auch direkt zur Explosion kommen (siehe Sicherheitshinweise).
Früher fand Hexogen in Brotteig eingeknetet Verwendung als Rodentizid. Diese Verwendung ist heute auf Grund der strengeren Sprengstoffgesetze nicht mehr gebräuchlich.
Sicherheitshinweise
Hexogen ist ein hochexplosiver Stoff. Oberhalb seines Schmelzpunktes von 200 °C zersetzt es sich unter Bildung von Stickstoffoxiden. Zusammen mit Quecksilberfulminat als klassischem Initialzünder besteht Explosionsgefahr.
Quellen
- ↑ a b Eintrag zu Perhydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)
- ↑ Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
- ↑ a b c d e f g h i Köhler, J.; Meyer, R.; Homburg, A.: Explosivstoffe, zehnte, vollständig überarbeitete Auflage,, Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7.
- ↑ Domalski, E.S.; Hearing, E.D., J. Phys. Chem. Ref. Data, 1996, 1.
- ↑ Delepine, M.; Badoche, M.: Thermochimie de l'aldehyde formique, de l'hexamethylene-tetramine et de ses derive in C. R. Acad. Sci. Paris 214 (1942) 777-780.
Weblinks
- Toxikologische Bewertung von mit sprengstofftypischen Verbindungen (STV) kontaminierten Grundwasser Forschungsbericht 1998 des Sächsischen Landesamtes für Umwelt und Geologie, Tabellarische Daten (PDF-Datei; 313 kB)