Пентаэритриттетранитрат (ТЭН)

Пентаэритриттетранитрат (ТЭН), также известный как PENT, PENTA, тэн, corpent или penthrite (или, реже и преимущественно на немецком языке, как нитропента) - это бризантное взрывчатое вещество Это нитрат сложного эфира пентаэритрита и по структуре он очень похож на нитроглицерин. Тэн является мощным взрывчатым веществом, в 1,66 раза мощнее тротила. При смешивании с пластификатором тэн образует пластиковое взрывчатое вещество. Наряду с гексогентом это основной ингредиент взрывчатого вещества Semtex.

Тэн также используется в качестве вазодилататора для лечения некоторых заболеваний сердца, например, для лечения стенокардии. 

История

Тэн был впервые получен и запатентован в 1894 году производителем взрывчатых веществ Rheinisch-Westfälische Sprengstoff A.G. из Кельна, Германия. Производство тэна началось в 1912 году, когда правительство Германии запатентовало усовершенствованный метод производства. Тэн использовался немецкими военными в Первой мировой войне. Он также использовался в снарядах для автоматических пушек MG FF/M и многих других системах оружия Люфтваффе во время Второй мировой войны.

Свойства 

ТЭН практически нерастворим в воде (0,01 г/100 мл при 50 °С), слабо растворим в обычных неполярных растворителях, таких как алифатические углеводороды (например, бензин) или тетрахлорметан, но растворим в некоторых других органических растворителях, особенно в ацетоне (около 15 г/100 г раствора при 20°С, 55 г/100 г при 60 ° С) и диметилформамиде (40 г/ 100 г раствора при 40 °С, 70 г/100 г при 70 ° С). ТЭН образует эвтектические смеси с некоторыми жидкими или расплавленными ароматическими нитросоединениями, например, тринитротолуолом (тротилом) или тетрилом. ТЭН устойчив к воздействию многих химических реагентов, он не гидролизуется в воде при комнатной температуре или в слабых щелочных водных растворах. Вода при 100 °C или выше вызывает гидролиз до динитрата. Присутствие 0,1% азотной кислоты ускоряет реакцию.

Химическая стабильность ТЭНа представляет интерес из-за присутствия его в старых боеприпасах. Нейтронное излучение разлагает ТЭН с образованием диоксида углерода и некоторого количества динитрата и тринитрата пентаэритрита. Гамма-излучение повышает чувствительность ТЭНа к термическому разложению, снижает температуру плавления на несколько градусов Цельсия и вызывает набухание образцов. Как и для других сложных эфиров нитратов, основным механизмом разложения является потеря диоксида азота, эта реакция является автокаталитической. 

В окружающей среде ТЭН подвергается биодеградации. Некоторые бактерии денитрируют ТЭН до тринитрата, а затем динитрата, который затем подвергается дальнейшему разложению. ТЭН обладает низкой летучестью и низкой растворимостью в воде и, следовательно, имеет низкую биодоступность для большинства организмов. Его токсичность относительно низкая, и его трансдермальное всасывание также, по-видимому, низкое. Он представляет угрозу для водных организмов. ТЭН может разлагаться до пентаэритрита железом. 

Производство

Производство происходит путем реакции пентаэритрита с концентрированной азотной кислотой с образованием осадка, который можно перекристаллизовать в ацетоне с получением перерабатываемых кристаллов. 

ТЭН производится многими компаниями в виде порошка или вместе с нитроцеллюлозой и пластификатором в виде тонких пластичных листов (например, Primasheet 1000 или Detasheet). Остатки ТЭНа легко обнаруживаются в волосах людей, которые с ним работают. 

Взрывчатые свойства

Наиболее распространенное использование ТЭНа - в качестве бризантной взрывчатки. Взорвать его сложнее, чем первичные взрывчатые вещества, поэтому падение или воспламенение его, как правило, не вызовут взрыва (при атмосферном давлении его трудно воспламенить и сгорает он относительно медленно), но он более чувствителен к ударам и трению, чем другие вторичные взрывчатые вещества, такие как тротил или тетрил. При определенных условиях может произойти переход от горения к детонации.

Он редко используется сам по себе, в основном для снаряжения и боеприпасов малого калибра, в зарядах детонаторов в некоторых наземных минах и снарядах, и в качестве взрывного ядра детонационного шнура. ТЭН является наименее устойчивым из обычных военных взрывчатых веществ, но может храниться без значительного разрушения дольше, чем нитроглицерин или нитроцеллюлоза. Во время Второй мировой войны ТЭН наиболее широко использовался в  детонаторах. ТЭН по-прежнему используется в современном ядерном оружии. 

Основные взрывчатые свойства:

Теплота взрыва: 5,76 МДж/кг (1300 ккал/кг при 0,9 г/см³, 1350 ккал/кг при 1,7 г/см³).

Теплота образования: −125,0 ккал/моль.

Энтальпия образования: −407,4 ккал/кг.

Температура взрыва: 4200 Кельвинов (примерно 3926°С).

Скорость детонации: 6110 м/с при плотности 1,17 г/см³, 7520 м/с при плотности 1,51 г/см³, 8350 м/с при плотн. 1,72 г/см³ и 8590 м/с при плотности 1,77 г/см³.

Бризантность: 129—141 % от тротила (песочная проба), 130 % (PDT).

Фугасность в Pb-блоке: 500 мл при песочной забивке и 560 мл при водной (Нитроглицерин: 550 и 590 соответственно).

Работоспособность в баллистической мортире: 137—145 % от тротила.

Объём продуктов взрыва: 768 л/кг, (по другим данным 790 л/кг).

Метательная способность: по октогену 93,7 % (плотн. 1,738 г/см³, торцевое метание), для гексогена 97 % (1,76 г/см³).

Критический диаметр: 1 мм при плотности 1,0 г/см³ (по другим данным - 1,5 мм), при повышении плотности — уменьшение критического диаметра.

Смеси с использованием ТЭНа

ТЭН используется в ряде взрывчатых композиций. Это основной ингредиент пластикового взрывчатого вещества Semtex. Он также используется в качестве компонента пентолита, смеси 50/50 с тротилом. Экструдируемая взрывчатка XTX8003, используемая в ядерных боеголовках W68 и W76, представляет собой смесь из 80% ТЭНа и 20% Sylgard 182, силиконовой резины. Он часто флегматизируется добавлением 5–40% воска или полимерами (при производстве взрывчатых веществ с полимерными связующими), в этой форме он используется в некоторых снарядах для пушек калибра до 30 мм, хотя он не подходит для больших калибров. Он также используется в качестве компонента некоторых твердых ракетных топлив. Нефлегматизированный ТЭН хранится и обрабатывается с содержанием воды приблизительно 10%. Сам ТЭН не может быть отлит, так как он разлагается со взрывом при температуре немного выше его температуры плавления, но его можно смешивать с другими взрывчатыми веществами для образования жидких смесей.

ТЭН может быть инициирован лазером. Импульс с длительностью 25 наносекунд и энергией 0,5–4,2 Дж от рубинового лазера может инициировать детонацию поверхности ТЭНа, покрытой слоем алюминия толщиной 100 нм, менее чем за половину микросекунды.

ТЭН был заменен во многих областях применения на гексоген, который термически более стабилен и имеет более длительный срок хранения. ТЭН может использоваться в некоторых типах ракетных ускорителей. 

Использование террористами

Десять килограммов ТЭНа были использованы при взрыве парижской синагоги в 1980 году.

В 1983 году 307 человек были убиты, когда в казармах Бейрута была взорвана бомба, наполненная ТЭНом.

В 1983 году «Дом Франции» в Берлине был почти полностью разрушен взрывом 24 килограммов ТЭНа террористом Йоханнесом Вайнрихом.

В 1999 году Альфред Хайнц Реумайр использовал ТЭН в качестве основного заряда для своих четырнадцати самодельных взрывных устройств, которые он сконструировал в попытке разрушить Трансаляскинский нефтепровод.

В 2001 году член «Аль-Каиды» Ричард Рейд, использовал ТЭН на подошве своей обуви в своей неудачной попытке взорвать рейс American Airlines 63 из Парижа в Майами. Он намеревался использовать твердый триацетонтрипероксид (ТАТП) в качестве детонатора.

В 2009 году ТЭН был использован при попытке «Аль-Каиды» убить заместителя министра внутренних дел Саудовской Аравии принца Мухаммеда бен Найфа саудовским террористом-смертником Абдуллой Хасаном аль-Асири. Мишень выжила,  а террорист погиб в результате взрыва. ТЭН был спрятан в прямой кишке террориста, что эксперты по безопасности назвали новшеством.

25 декабря 2009 года ТЭН был обнаружен в нижнем белье Умара Фарука Абдулмуталлаба, нигерийца, связанного с «Аль-Каидой». По словам представителей правоохранительных органов США, он пытался взорвать рейс 253 авиакомпании Northwest Airlines из Амстердама в Детройт. Абдулмуталлаб безуспешно пытался взорвать приблизительно 80 г ТЭНа, зашитого в его нижнее белье, добавив жидкость из шприца, однако возник только небольшой пожар.

Обнаружение

После использования ТЭНа террористами в статье в журнале Scientific American отмечалось, что ТЭН трудно обнаружить, поскольку он практичеки не испаряется. В ноябре 2010 года газета «Los Angeles Times» отметила, что низкое давление паров ТЭНа затрудняет его обнаружение собаками.

Для обнаружения ТЭНа могут быть использованы многие технологии, включая химические датчики, рентгеновские лучи, инфракрасные лучи и микроволны, некоторые из них были реализованы в оборудовании для публичного скрининга, прежде всего для авиаперелетов. ТЭН относится к семейству обычных взрывчатых веществ на основе нитратов, которые часто можно обнаружить с помощью одних и тех же датчиков.

Медицинское использование

Как и нитроглицерин и другие нитраты, ТЭН также используется в медицине как сосудорасширяющее средство при лечении заболеваний сердца. Лентонитрат для лечения сердечных заболеваний - это почти чистый ТЭН.

Мониторинг перорального применения препарата пациентами проводился путем определения уровней в плазме нескольких его продуктов гидролиза, динитрата пентаэритрита, мононитрата пентаэритрита и пентаэритрита, с использованием газовой хромато-масс-спектрометрии.

Химическая формула: C5H8N4O12

Молярная масса

Внешний вид: белый кристаллический порошок.

Плотность:

Температура плавления:

Температура кипения 180 °C (разлагается при температуре свыше 150 °C)

Чувствительность: средняя

Скорость детонации - 8400 м/с

Тротиловый эквивалент - 1,66