Нитромочевина

Нитромочевина

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

Нитромочевина
Nitrourea.svg
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
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 воздействиям

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 характеристики

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 200 250 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

Получение

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 свойства

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.

Спектральные характеристики

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.

Применение

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».