Нитромочевина

Нитромочевина (нитрокарбамид) — белый порошок, образующийся при нитровании мочевины, взрывчатое вещество.

Нитромочевина
Общие
Традиционные названия	нитрокарбамид
Хим. формула	CH₃N₃O₃
Физические свойства
Состояние	белый порошок
Плотность	1,73 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	153—155 °C разл.
Химические свойства
Растворимость в воде	20±2 мг/мл
Растворимость в этаноле	17,2±0,6 мг/мл
Растворимость в метаноле	43±8 мг/мл
Растворимость в ацетоне	41±5 мг/мл
Классификация
Номер CAS	556-89-8
PubChem	62372
ChemSpider	56160
Номер EINECS	209-144-0
SMILES
C(=O)(N)N[N+](=O)[O-]
InChI
InChI=1S/CH3N3O3/c2-1(5)3-4(6)7/h(H3,2,3,5)
Приводятся данные для стандартных условий (25 ℃, 100 кПа), если не указано иное.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиямПравить

Нагревание: t пл. 158 - 159°С (с разл.). При нагревании на сплаве Вуда до 360°С не вспыхивает.

Чувствительность к удару: При падении груза массой 10 кг с высоты 20 см наблюдалось 2 взрыва из 6 падений. Чувствительность к удару чуть меньше чем у тротила. Восприимчивость к детонации аналогична тротилу.

Чувствительность к трению: при растирании в неглазурованной фарфоровой ступке не наблюдается никакого эффекта (тетрил слабо потрескивает, тринитрофенол дает запах горения, ТНТ так же не дает никакого эффекта).

Восприимчивость к детонации: (в картонной гильзе) при p=0.65 детонирует от 0.25 г гремучей ртути, при p=0.90 не детонирует от 2 г гремучей ртути (КД №8).

Энергетические характеристикиПравить

По мощности взрыва превосходит тротил и нитрогуанидин. Фугасность ~310 мл. Теплота образования –55.9ккал/моль. Энтальпия образования -642.5ккал/кг. Теплота взрыва 3.86 МДж/кг. Работоспособность в баллистической мортире 105% от тротила. Скорость детонации 4700 м/с при плотн. 1.0 г/см³. Объем продуктов взрыва 853л/кг.

Обжатие медных столбиков

Вещество	мм
Нитромочевина	5.8
ТНТ	5.9
NH4NO3	0.2

*Тест на обжатие медных столбиков проводился с ВВ запресованных до плотности 1.0 в цинковых гильзах диаметром 30 мм, с толщиной стенок 0.5 мм; детонатор - 10 г пресованного ТНФ.

Испытания в Pb-блоке: Pb-блок - свинцовый блок размером 200 $\times <!--\; \times \; -->$$\times$ 250 мм, столбик ВВ высотой 25 мм, диаметром 20.5 мм, p 0.9; пересчет расширения в мл на 10 г заряда в таблице ниже:

Pb-блок

Вещество	мл
Нитромочевина	320
Нитрат мочевины	275
Нитрогуанидин	240 (3051)
Нитрат аммония	130 (1601)
ТНТ	315

¹ При подрыве капсюлем-детонатором №8 с ТЭНом.

Скорость детонации нитромочевины

плотность	Скорость детонации, м/сек	Оболочка	Детонатор
0.65	3600	Картонная трубка диаметром 20 мм	10 г пресованной пикриновой кислоты
1.00	4700	20 мм
1.1	5480	Железная трубка диаметром 32 мм с толщиной стенок 3.5 мм
ТНТ с p 1.1	5240	То же	То же

ПолучениеПравить

Нитромочевина образуется при растворении нитрата мочевины в концентрированной, охлажденной ниже 0 °С серной кислоте или олеуме с последующей кристаллизацией продукта из воды. Описан также метод с использованием уксусного ангидрида в качестве водоотнимающего агента.

Физические и химические свойстваПравить

Нитромочевина представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, практически не растворимое в холодной воде, но растворимое в этаноле и диэтиловом эфире. При температуре выше 60 °С в присутствии воды легко разлагается с выделением N₂O. Для стабилизации вводят кислые добавки (сульфокислоты, щавелевую кислоту, бисульфаты и др.). Нитромочевина разлагается аммиаком и щелочами.

Нитромочевина обладает сильнокислой реакцией: она вытесняет уксусную кислоту и образует соли, имеющие среднюю реакцию. Её калиевая соль выпадает в осадок при смешении спиртовых растворов нитромочевины и гидроксида калия. Серебряная соль образуется в виде микроскопических призм при прибавлении раствора нитрата серебра к концентрированному водному раствору нитромочевины.

Установлено, что нитромочевина разлагается по следующему механизму. Первоначально она распадается на изоциановую кислоту и нитрамид. Затем нитрамид разлагается на воду и оксид азота(I). Также происходит гидролиз изоциановой кислоты с образованием аммиака и углекислого газа.

${\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{C}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{)}\mathsf{-<!--\; -\; -->}\mathsf{N}\mathsf{H}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{H}\mathsf{N}\mathsf{=}\mathsf{C}\mathsf{=}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}};$${\mathsf {H_{2}N{-}C(O){-}NHNO_{2}}}\rightarrow {\mathsf {HN{=}C{=}O+H_{2}NNO_{2}}};$ 

${\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{N}\mathsf{N}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{N}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O};$${\mathsf {H_{2}NNO_{2}}}\rightarrow {\mathsf {H_{2}O+N_{2}O}};$ 

$\mathsf{H}\mathsf{N}\mathsf{=}\mathsf{C}\mathsf{=}\mathsf{O}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {HN{=}C{=}O+H_{2}O}}\rightarrow {\mathsf {NH_{3}+CO_{2}}}$ 

Спектральные характеристикиПравить

В инфракрасном спектре нитромочевина даёт множество полос в области 3400—2700 см^-1, а также полосу колебания карбонильной группы при 1694 см^-1 и полосы поглощения при 1605 и 1305 см^-1 (колебание NO). В протонном ЯМР-спектре наблюдается два сигнала: пик протона, расположенного рядом с нитрогруппой, при 12 м. д. и пик протонов амидной группы при 7,12 м. д. (ацетон-d₆). В спектре ЯМР на ядрах ¹³С присутствует лишь сигнал при 151 м. д. (ДМСО-d₆), относящийся к единственному атому углерода в молекуле.

ПрименениеПравить

В 1915 году нитромочевина была предложена для применения в смесевых промышленных взрывчатых веществах. Самостоятельно не используется из-за низкой химической устойчивости, но является исходным продуктом для получения некоторых других взрывчатых веществ и продуктов химического синтеза. Наряду с нитрогуанидином дает при взрыве относительно «холодное пламя».

СсылкиПравить

http://chemistry-chemists.com/N2_2013/P1/pirosprawka2012.pdf

http://www.studmed.ru/hmelnickiy-l-spravochnik-po-vzryvchatym-veschestvam-chast-ii_b4e9f07101b.html

ЛитератураПравить

• Oxley J. C., Smith J. L., Vadlamannati S., Brown A. C., Zhang G., Swanson D. S., Canino J.,. Synthesis and Characterization of Urea Nitrate and Nitrourea (англ.) // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. — 2013. — Vol. 38, no. 3. — P. 335—344. — doi:10.1002/prep.201200178.