Peroxid de acetonă

Primele experimente privind prepararea peroxizilor de acetonă au fost efectuate de Wolfenstein în 1895, când a studiat efectul peroxidului de hidrogen asupra coniinei în soluție de acetonă, presupunând că acetona și peroxidul de hidrogen nu interacționează. Wolfenstein a descoperit că cristalele au precipitat dintr-un amestec de volume egale de acetonă și peroxid de hidrogen 10%, pe care l-a caracterizat drept peroxid de acetonă trimeric (triperoxid de acetonă 2 ). De asemenea, a observat că reacția este mai rapidă atunci când se adaugă cantități mici de acid fosforic [4] .

În 1899, Adolf Bayer și Victor Villiger au sintetizat și peroxidul de acetonă dimerică (diperoxidul de acetonă 1 ). În 1933, Lecoq a observat procesul de depolimerizare a triperoxidului de acetonă la determinarea greutății sale moleculare prin crioscopie , precum și în timpul topirii . În 1947, a fost studiată influența acizilor asupra formării peroxizilor de acetonă, în special, s-a remarcat că acizii sulfuric , clorhidric , fosforic și azotic accelerează semnificativ oxidarea acetonei cu peroxid de hidrogen și în prezența acizilor organici ( acetic , benzoic ) nu se formează niciun produs [4] .

Până în prezent s-au obținut peroxizi de acetonă cu patru structuri [5] .

Obținerea

Peroxidul de acetonă dimeric (diperoxid de acetonă, 1 ) se obține cu un randament de 94% prin tratarea acetonei cu peroxid de hidrogen 86% în acetonitril în prezența acidului sulfuric la o temperatură redusă. O altă metodă pentru sinteza diperoxidului de acetonă este reacția acetonei cu persulfatul de potasiu în acid sulfuric diluat. Peroxidul de acetonă trimeric (triperoxid de acetonă, 2 ) se formează în aceste reacții ca impuritate. Pentru a obține în mod preparativ acest produs, se folosește reacția acetonei cu o cantitate echivalentă de 50% peroxid de hidrogen și 0,25 echivalenți de acid sulfuric. Triperoxidul de acetonă poate fi purificat prin recristalizare la temperatură joasă din pentan [5] . În același timp, se cristalizează sub formă de cristale prismatice lungi plate [4] .

Peroxizii 3 și 4 pot fi obținuți în aceste reacții în absența acidului mineral . De exemplu, un amestec de acetonă și peroxid de hidrogen 50%, când este agitat timp de trei ore la 0°C , dă numai 2,2-bis (hidroperoxi) propan 3 . Creșterea timpului de reacție duce la formarea produsului 4 [5] .

Proprietăți fizice

Triperoxidul de acetonă se sublimează ușor :

la temperaturi de la +14 la +18 ° C, pierde aproximativ 6,5% din masă în 24 de ore;
la +25 °C - 68% din masă în 14 zile;
la +50 °С - 1,5% din masă în 2 ore;
la 100 °C se sublimează foarte repede [6] .

Este solubil în etanol ( 0,15 g/100 g la + 17°C), dietil eter (5,5), eter de petrol (7,35), acetonă (9,15), disulfură de carbon (9,97), piridină (15,4), benzen (18,0) , tricloretilenă (22,7), tetraclorură de carbon (24,8), cloroform (42,5) [6] , dar insolubilă în apă [7] .

Proprietăți chimice

Când este încălzit cu acid sulfuric diluat, peroxidul de acetonă se hidrolizează cantitativ cu formarea de acetonă și peroxid de hidrogen [4] :

{\mathsf {C_{6}H_{12}O_{4}+2H_{2}O\rightarrow 2C_{3}H_{6}O+2H_{2}O_{2)}}.

Cantități de miligrame de diperoxid de acetonă și triperoxid sunt descompuse în 15 minute de acizi puternici (cum ar fi acidul sulfuric sau acidul metansulfonic ). Deoarece reacția este exotermă, acțiunea acizilor puternici asupra cantităților de grame provoacă detonare. De asemenea, triperoxidul de acetonă este distrus eficient de clorura de staniu(II) [7] [8] .

Când este preparat folosind acid metansulfonic , acid percloric sau acid sulfuric , triperoxidul de acetonă se transformă spontan în diperoxid de acetonă. Cu toate acestea, atunci când se utilizează clorură de staniu (IV) , acid clorhidric sau azotic , acesta rămâne stabil [9] .

Utilizare ca exploziv

Peroxidul de acetonă nu este utilizat în scopuri militare datorită volatilității și sensibilității sale ridicate, cu toate acestea, din anii 1980 a fost folosit în scopuri teroriste ca exploziv inițiator sau principal [6] [10] . Există, de asemenea, referiri la utilizarea peroxidului de acetonă în practica de sabotaj a ofițerilor de informații sovietici din prima jumătate a secolului al XX-lea ca un exploziv improvizat care poate fi ușor fabricat din substanțe chimice improvizate:

„Puțini oameni din „profesiile pașnice” știu că cele mai banale „chimice” pot deveni uneori distrugători formidabili. Acetona se vinde in farmacii pentru a indeparta lacul vechi de pe unghii. Peroxid de hidrogen - pentru corectarea culorii naturale a părului femeilor. Acidul fosforic este folosit pentru echilibrarea stomacului și pentru lipirea metalelor. Dar nu este recomandat să amestecați aceste trei substanțe împreună. Pulberea albă obținută din amestec este cel mai puternic exploziv” [11] .

Utilizarea de către teroriști se datorează simplității sintezei, precum și faptului că nu există azot în molecula acestei substanțe , ceea ce face imposibilă determinarea dispozitivului exploziv cu dispozitive standard care reacționează la compușii de azot [12] . Triperoxidul de acetonă are aproximativ aceeași putere explozivă ca și TNT . În plus, este foarte sensibil la căldură și șoc și se poate aprinde sub acțiunea unei flăcări deschise și a descărcării electrice [5] , ceea ce face ca procesul de creare a dispozitivelor explozive să fie periculos (din acest motiv, triperoxidul de acetonă a fost numit „Mama Satan”) [12] .

The Times relatează că la câteva zile după atacul de la Manchester (atacul a avut loc în noaptea de 23 mai 2017), instrucțiunile pas cu pas pentru fabricarea dispozitivelor explozive pe bază de peroxid de acetonă, substanța folosită de Abedi, au fost disponibile public pe Facebook și YouTube.să comită un atac terorist [13] .

Se raportează că această substanță detonează chiar și la un conținut de apă de până la 25% [7] . Peroxidul de acetonă este puțin mai puțin sensibil la șoc decât azida de plumb . În ceea ce privește brisanța , depășește azida de plumb și fulminatul de mercur [4] .

În timpul exploziei peroxidului de acetonă, are loc o formare bruscă a unui volum mare de gaze: dintr-o moleculă a acesteia se formează trei molecule de acetonă și o moleculă de ozon [2] . Ele dau, de asemenea, o altă ecuație de expansiune [4] :

{\mathsf {(C_{3}H_{6}O_{2})_{3}\rightarrow 1,3CO_{2}+2,44CO+2,61CH_{4}+))

{\mathsf {+\ 0.63C_{2}H_{6}+0.23C_{2}H_{4}+0.47H_{2}+0.96H_{2}O+0.47C} }.

Viteza de detonare a triperoxidului de acetonă este de 5300 m/s la o densitate de 1,2 g/cm3 şi de aproximativ 1430 m/s la 0,47 g/ cm3 . În intervalul de densitate de la 0,35 la 1,2 g/cm 3 această dependență este liniară și respectă ecuația: $v_{d)$ $\rho$

v_{d}=5405,1\rho -1149

(Domnișoară).

Căldura de explozie este de 2803 kJ/kg, ceea ce reprezintă 67% din echivalentul TNT (4,19 MJ/kg).

Utilizați ca supliment alimentar

Peroxidul de acetonă este un aditiv alimentar cu denumirea E929 . Îmbunătățește calitatea produselor din făină. Cu toate acestea, din 2017, peroxidul de acetonă nu este practic utilizat în acest scop, în schimb se folosesc alți amelioratori [14] .

Descoperire

Triperoxidul și diperoxidul de acetonă pot fi detectate sau analizate prin cromatografie în strat subțire pe silicagel (eluent: toluen, Rf 0,57 și respectiv 0,66, dezvoltare cu 1% difenilamină în acid sulfuric concentrat). Au fost selectate și condițiile de analiză prin cromatografie gazoasă și spectrometrie de masă [7] .

Note

↑ 17088-37-8 Peroxid de acetonă . Preluat la 24 iulie 2013. Arhivat din original la 26 iulie 2013. (nedefinit)
↑ 1 2 Encyclopedia of Forensic Sciences, 3V Set ONLINE. — Presa academică. - 2013. - P. 102. - ISBN 978-0-12-382165-2 .
↑ Wolffenstein R. Ueber die Einwirkung von Wasserstoffsuperoxyd auf Aceton und Mesityloxyd (germană) // Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft : magazin. - 1895. - Bd. 28 , nr. 2 . - S. 2265-2269 . - doi : 10.1002/cber.189502802208 .
↑ 1 2 3 4 5 6 Bagal, 1975 .
↑ 1 2 3 4 Agrawal JP, Hodgson R.D. Chimia organică a explozivilor . - Wiley, 2007. - P. 339-340. — ISBN 978-0-470-02967.
↑ 1 2 3 Yinon J. Detectarea criminalistică și de mediu a explozivilor . - John Wiley & Sons, 1999. - P. 10-12. - ISBN 0-471-98371-3 .
↑ 1 2 3 4 Lunn G., Sansone EB Distrugerea substanțelor chimice periculoase în laborator . - John Wiley & Sons, 2012. - P. 459-462. — ISBN 978-0-470-48755-6 .
↑ Oxley JC, Smith JL, Huang J., Luo W. Destruction of Peroxide Explosives // Journal of Forensic Sciences. - 2009. - Vol. 54 , nr. 5 . - P. 1029-1033 . - doi : 10.1111/j.1556-4029.2009.01130.x . — PMID 19737243 .
↑ Matyas R., Pachman J., Ang H.-G. Studiu TATP: Transformarea spontană a TATP în DADP // Propelenți , Explozivi, Pirotehnică. - 2008. - Vol. 33 , nr. 2 . - P. 89-91 . - doi : 10.1002/prep.200700247 .
↑ Oxley JC, Smith JL, Bowden PR, Rettinger RC Factorii care influențează formarea Triaceton Triperoxide (TATP) și Diaceton Diperoxide (DADP): Partea I // Propellents, Explosives, Pyrotechnics. - 2013. - Vol. 38 , nr. 2 . - P. 244-254 . - doi : 10.1002/prep.201200116 .
↑ N. Hokhlov. Dreptul la conștiință.
↑ 1 2 Girard J. E. Criminalistics: Forensic Science, Crime and Terorism . - Ed. a II-a. - Jones & Bartlett Publishers, 2011. - P. 422. - ISBN 978-0-7637-7731-9 .
↑ Un terorist a făcut bombă conform instrucțiunilor de pe YouTube . Informații despre cursor. Consultat la 24 iunie 2017. Arhivat din original pe 25 iunie 2017. (nedefinit)
↑ Explosive Cupcake Arhivat 17 ianuarie 2020 la Wayback Machine - despre aditivii electronici folosiți la fabricarea produselor de panificație, pe canalul Science 2.0

Literatură

Bagal L. I. Chimia și tehnologia inițierii explozivilor. - M . : Mashinostroenie, 1975. - S. 411-415.
Wolffenstein R. Ueber die Einwirkung von Wasserstoffsuperoxyd auf Aceton und Mesityloxyd (germană) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. - 1895. - Bd. 28 , nr. 2 . - S. 2265-2269 . - doi : 10.1002/cber.189502802208 .
Baeyer A., Villiger V. Ueber die Einwirkung des Caro'schen Reagens auf Ketone (germană) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. - 1900. - Bd. 33 , nr. 1 . - S. 858-864 . - doi : 10.1002/cber.190003301153 .

Articole experimentale

Oxley JC, Smith JL, Bowden PR, Rettinger RC Factorii care influențează formarea triperoxidului de triacetonă (TATP) și a diperoxidului de diacetonă (DADP): Partea I // Propelenți, explozivi, pirotehnică. - 2013. - Vol. 38 , nr. 2 . - P. 244-254 . - doi : 10.1002/prep.201200116 .
Oxley JC, Smith JL, Bowden PR, Rettinger RC Factorii care influențează formarea triperoxidului de triacetonă (TATP) și a diperoxidului de diacetonă (DADP): Partea 2 // Propellenți, explozivi, pirotehnică. - 2013. - doi : 10.1002/prep.201200215 .