Tetryl (N-Methyl-N-2,4,6-tetranitroanilin) ist eine energiereiche aromatische Nitroverbindung. Der Stoff aus der Gruppe der Nitramine hatte früher zur Herstellung von Sprengzündern große Bedeutung, ist heute jedoch weitgehend durch besser geeignete Verbindungen ersetzt.
| Strukturformel | |||||||||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Tetryl | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C7H5N5O8 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | |||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 287,15 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Dichte |
1,57 g·cm−3[2] | ||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||||||||
| Siedepunkt |
187 °C Zersetzung[2] | ||||||||||||||||||
| Löslichkeit | |||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
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| MAK |
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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). | |||||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
BearbeitenTetryl lässt sich durch Nitrierung von N-Methylanilin oder N,N-Dimethylanilin in Gegenwart von Schwefelsäure erhalten.[6] Geeigneter ist die Herstellung aus N-Methyl-2,4-dinitroanilin (CAS 2044-88-4), das durch Kondensation von Methylamin und 2,4-Dinitrochlorbenzol zugänglich ist. Die Nitrierung von 2,4-Dinitromethylanilin mit einer Mischung von Salpeter- und Schwefelsäure ergibt gute Tetryl-Ausbeuten.[7]
Eigenschaften
BearbeitenTetryl bildet im reinen Zustand fast farblose Kristalle, die sich im Licht schnell hellgelb färben. Das technische Produkt ist intensiv gelb. Die Verbindung schmilzt bei 129,5 °C mit einer Schmelzenthalpie von 22,93 kJ·mol−1.[8] Es reagiert mit wässrigem Basen unter Abspaltung der Methylnitramingruppe. Deshalb können restliche Säurespuren im Rohprodukt nur durch sorgfältige Umkristallisation entfernt werden.
Tetryl ist in Wasser unlöslich, wenig löslich in Ethanol und Diethylether, besser löslich in Aceton oder Benzol.[6] Die Schmelze besitzt einen Flammpunkt von 150 °C.[9] Es reizt die Atemwege und verursacht Sensibilisierung, Kontaktdermatitis und Gelbfärbung der Haut.
Explosionskenngrößen
BearbeitenDie Verbindung ist im trockenen Zustand durch Schlag, Reibung, Wärme und andere Zündquellen besonders explosionsgefährlich[9] und fällt im Umgang unter das Sprengstoffgesetz.[10] Wichtige Explosionskennzahlen sind:
Tabelle mit wichtigen explosionsrelevanten Eigenschaften: Sauerstoffbilanz −47,4 %[6] Stickstoffgehalt 24,39 %[6] Normalgasvolumen 939 l·kg−1[6] Explosionswärme 4251 kJ·kg−1 (H2O (l))
4153 kJ·kg−1 (H2O (g))[6]Spezifische Energie 1213 kJ·kg−1 (123,7 mt/kg)[6] Bleiblockausbauchung 41,0 cm3·g−1[6] Detonationsgeschwindigkeit 7850 m·s−1[6] Stahlhülsentest Grenzdurchmesser 6 mm[6] Schlagempfindlichkeit 3 Nm[6] Reibempfindlichkeit 353 N Stiftbelastung Reaktion[6] Explosionstemperatur 180–190 °C[9] Verpuffungspunkt 185–195 °C[9]
Die Kinetik der thermischen Zersetzung wurde im Temperaturbereich von 211 °C und 2604 °C für die Schmelze untersucht.[11] Der Zersetzungsverlauf kann mit einem Zeitgesetz erster Ordnung beschrieben werden. Die Aktivierungsenergie beträgt 160,77 kJ·mol−1, der Arrheniusfaktor 2,51·1015 s−1.[11]
Verwendung
BearbeitenTetryl wurde hauptsächlich für Detonatoren, Sprengkapselfüllungen, Zwischenzündladungen und Sprengschnüre verwendet. Es war in der erstarrten Schmelze mit TNT der erste hochbrisante Sprengstoff, der im Ersten Weltkrieg zuerst von Deutschland als Ladung in Artilleriegeschossen und Torpedos eingesetzt wurde. Tetryl enthält durch den Herstellungsprozess eine geringe Menge an Säure, die bei Anwesenheit von Feuchtigkeit Metall angreift. Somit verursacht es Probleme bei der Langzeitstabilität von Munition.
Munition mit Zündern und Ladungen aus Tetryl sollte laut den Datenblättern nicht bei Temperaturen über 50° gelagert oder eingesetzt werden.
Für militärische Zwecke wurde Tetryl mit 20–35 % TNT gemischt und Tetrytol genannt. Diese Mischung ist gegenüber dem reinen Tetryl stabiler bei höheren Temperaturen und kann mehrfach erhitzt und verflüssigt werden. Ein eutektisches Gemisch aus 55 % Tetryl und 45 % TNT schmilzt bei 67,5 °C.
Die Substanz ist heute durch Hexogen und Pentrit ersetzt worden, weil diese neben einer etwas größeren Brisanz auch weniger toxisch bei billigerer Herstellung sind, obwohl beide geringfügig schlagempfindlicher sind.
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c Eintrag zu Tetryl. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 28. Dezember 2014.
- ↑ a b c d e f Eintrag zu N-Methyl-2,4,6-N-tetranitroanilin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 21. Februar 2017. (JavaScript erforderlich)
- ↑ Eintrag zu N-methyl-N,2,4,6-tetranitroaniline im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
- ↑ lgcstandards: U-NAIM-833E-1 ( vom 29. Januar 2016 im Internet Archive) (PDF; 159 kB)
- ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 479-45-8 bzw. Tetryl), abgerufen am 2. November 2015.
- ↑ a b c d e f g h i j k l J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe. 10., vollst. überarb. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7, S. 287.
- ↑ Ahmed Mustafa, Ahmed Anwar Zahran: Tetryl, Pentyl, Hexyl, and Nonyl. Preparation and Explosive Properties. In: Journal of Chemical & Engineering Data. Band 8, Nr. 1, Januar 1963, S. 135–150, doi:10.1021/je60016a042.
- ↑ G. Krien, H. H. Licht, J. Zierath: Thermochemical investigation of nitramines. In: Thermochim. Acta. 6, 1973, S. 465–472.
- ↑ a b c d L. Roth, U. Weller: Gefährliche Chemische Reaktionen, Eintrag für Tetryl, Stand 56. Ergänzungslieferung 11/2008, ecomed Verlag Landsberg/Lech, ISBN 978-3-609-19587-2.
- ↑ Sprengstoffgesetz, Anhang I, Liste der explosionsgefährlichen Stoffe (BGBl. 1975 I S. 853), auf die das Gesetz in vollem Umfang anzuwenden ist.
- ↑ a b A. J. B. Robertson: The thermal decomposition of explosives. Part I. Ethylenedinitramine and tetryl. In: Trans. Faraday Soc. 44, 1948, S. 677–682, doi:10.1039/TF9484400677.
Literatur
Bearbeiten- Kast: Zeitschr. Ges. Sch. Spr. 445 (1912)
- C. J. Bain: Army Ordnance. 6, 435 (1926)
- G. Desseigne: Mém. Poudres. 28, 1938, S. 156–170.
- R. C. Elderfield: Study of the British Continuous Tetryl Process. Rept. 661, OSRD (1942)
- J. Issoire, G. Burlet: Mém. Poudres. 39, 1957, S. 65–95, 40, 1958, S. 47–76.
- Brit. Pat. 919,717 (Feb. 27, 1963; U.S. Appl.- Aug. 17, 1959, 9pp, U.S. Rubber Co.)
- T. Urbanski: Chemistry and Technology of Explosives. Vol. 3, Pergamon Press, New York 1967, S. 40.
- U.S. Military Spec. T-338C, USGPO, (1971)
- A. Stettbacher: Die Schieß- und Sprengstoffe. 2. Auflage. Leipzig 1933.