Органические соединения, содержащие нитрогруппы -NO2, непосредственно присоединенные к бензольному кольцу. Сочетают широкую сырьевую базу, хорошие эксплуатационные качества, термостойкость. Наиболее известные ВВ среди ароматических нитросоединений – тринитротолуол (тротил) – самое массовое среди выпускаемых ВВ нормальной мощности для военных нужд и триаминотринитробензол (ТАТБ) – одно из самых малочувствительных, термостойких и безопасных в обращении ВВ.

1,3-Динитробензол, m-динитробензол, ДНБ C6H4(NO2)2

Бесцветное кристаллическое вещество почти не растворимое в воде (0.052 г на 100 г воды при 20 ° С, 0.317 г на 100 г воды при 100 ° С), растворимое в 96%спирте (2.37г на 100 г при 15 ° С, 11.49г на 100 г при 50 ° С), хорошо растворимое в бензоле, толуоле, этилацетате, ацетоне. Другие изомеры динитробензола хуже растворимы в органических растворителях, что используют для их разделения. Разлагается щелочами. Более токсичен чем тротил и пикриновая кислота, как и все ароматические нитросоединения способен всасываться через кожу вызывая головную боль. При частом и систематическом контакте – поражения печени и почек. В первой половине 20 века зафиксированы многочисленные случаи отравления на пр-ве, в т.ч. и летальные. Летуч, особенно с парами воды. Чувствителен к огню (загорается), но термоустойчив в жидком состоянии: t пл. 91 ° С, t кип. 302 ° С. Мощность на 13% меньше чем у тротила. Менее восприимчив к удару и детонации чем тротил. Не прессованый ДНБ детонирует от капсюля-детонатора с 1.5г гремучей ртути, прессованый до 1.44 г/см 3 не детонирует даже от 3г. Теплота образования -21.1ккал/кг. Энтальпия образования -38.7ккал/кг. Теплота взрыва 3.43 МДж/кг, скорость детонации 6100 м/с (литой). Плотность 1.567 г/см 3 . Для литого 1.48-1.5 г/см 3 . Объем продуктов взрыва 670 л/кг. Бризантность по Гессу 10 мм (тротил в этих условиях 12-13мм), по Касту 3.4мм (тротил 4.2мм) по др. данным 2.1мм (тротил 3.6мм). Песочная проба 32г песка (тротил – 43г). Фугасность 260 мл. Применяется в нитроцеллюлозных порохах, в смесях с другими ВВ, иногда в чистом виде для заливки снарядов (необходим мощный детонатор). Более дешевый заменитель тротила, однако производится ограниченно из-за токсичности. Значение ДНБ возрастает лишь в военное время. Со многими ВВ образует эвтектические литьевые смеси, напр. 82% ДНБ, 7% гексоген, 9% тринитроксилол – t пл. 80.5 ° С или 47.5%ДНБ, 52.5% ТЭН – t пл. 65.5 ° С. Не используется в сплавах с тротилом, т.к. подобные смеси имеют низкую t пл. Получают одно- или двухстадийным нитрованием бензола нитрующей смесью. При температуре нитрования 0-5 ° С примесь изомеров 3-5%, тогда как при ~125 ° С достигает 14%. От примесей может быть очищен сульфитной обработкой или перекристаллизацией из спирта.

1) Получение в лаборатории:

Осторожно и при постоянном охлаждении смешивают 15 мл концентрированной азотной кислоты и 20 мл. концентрированной серной кислоты (вместо азотной кислоты можно взять нитрат калия или натрия и большее кол–во серной кислоты). Затем медленно, малыми порциями вливают 10 мл. бензола C 6 H 6 при постоянном помешивании. Через 5 мин. смесь выливают в стакан с водой (Выход » 70%). Осевшую жидкость (нитробензол) собирают и вливают в аналогичную нитрующую смесь (10 мл. на 35 мл нитрующей смеси). Сосуд с полученной эмульсией помещают в кипящую водяную баню и держат перемешивая в течение 15 мин. Смесь охлаждают и выливают в 4-х кратный объем воды. Выделившиеся кристаллы промывают, отжимают и сушат. (Выход » 70%, для нейтрализации кислоты кристаллы можно обработать 1 % раствором NaHCO 3 ). Для получения более чистого 1,3-динитробензола кристаллы перекристаллизовывают из спирта. При использовании олеума ДНБ может быть получен в одну стадию, что используется в пром-ти.

2) Получение с меньшим кол-вом реактивов: Для синтеза берут 20 г бензола. Количество кислотной смеси состава 60% серной кислоты, 32% азотной кислоты и 8% воды определяют из расчета что необходимо иметь избыток азотной кислоты 5-7% от теоретически необходимого.

В нитрационную колбу помещают кислотную смесь и к ней при 40-50 ° С в течение 20-30мин приливают бензол. Затем в течение получаса реакционную смесь нагревают до 60 ° С и выдерживают час при этой температуре. Охлажденную массу вливают в делительную воронку, верхний слой нитробензола отделяют. Полученный нитробензол (плотн. 1.2 г/см 3 ) смешивают с 98% серной кислотой (1:1) и к полученной смеси при 40 ° С начинают приливать нитрующую смесь состава 28% серной кислоты, 68% азотной кислоты, 4% воды. Количество нитросмеси расчитывают таким образом, чтобы кол-во азотной кислоты было на 10-20% больше эквимолекулярного. Слив ведут в течение часа, постепенно повышая температуру до 80 ° С. Затем реакционную смесь нагревают в течение получаса до 95 ° С, выдерживают час при этой температуре. Дальше поступают как в методе 1.

Литература:

1. T. Urbanski – Chemistry and Technology of Explosives Vol 1 – Pergamon Press. Oxford. 1964- P. 233-248
2. Encyclopedia of explosives and related items./ Basil T. Fedoroff & Oliver E. Sheffield. Vol 2 – Piccatiny Arsenal Dover, New Jersey, USA – 1962. B47.
3. Rudolf Meyer «Explosives», Fifth Edition. Wiley-VCH Verlag GmbH. ( Electronic ) 2002 p 212
4. Хмельницкий Л.И. Справочник по бризантным взрывчатым веществам Ч2 – М 1962 С 404.
5. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь/ Под Ред. Б.П.Жукова. Изд 2-е исправл – М. Янус К. 2000 с. 218
6. Орлова Е.Ю. и др. Руководство к лабораторному практикуму по получению нитросоединений. М. 1969 Стр. 86

Посмотреть обсуждения данной темы на форумах

1,3,5-Тринитробензол, ТНБ C6H3(NO2)3