Етиленглікольдинітрат (дінітроетиленгліколь, нітрогліколь, скор. ЕГДН) - органічна сполука з формулою C2H4O6N2((CH2ONO2)2), складний ефір азотної кислоти та двохатомного спирту етиленгліколю.

Етиленглікольдинітрат

Молекула етиленглікольдинітрату
Назва за IUPAC 2-нітрооксиетил нітрат
Систематична назва 1,2- динітрооксиетан
Інші назви нітрогліколь, динітрогліколь, глікольдинітрат, етиленглікольдинітрат, диглікольдинітрат,1,2 етандіол динітрат, етандіол динітрат,
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Масляниста рідина. Є потужною бризантною вибуховою речовиною та отрутою.[1] Має нульовий кисневий баланс.[2]

Також може використовуватись як сильний окисник в реакціях органічної хімії.[3]

Інші назви: динітрогліколь, глікольдинітрат нітрогліколь, динітроетиленгліколь, динітрогліколь.[4]

Пари ЕГДН дуже токсичні. При вдиханні, пари можуть проникати через неушкоджену шкіру. При потраплянні в організм викликає отруєння,часто смертельне.[5]

Чистий етиленглікольдинітрат був отриманий бельгійським хіміком Луї Генрі (1834–1913) в 1870 році, шляхом додавання невеликої кількості етиленгліколю в суміш азотної та сірчаної кислот, охолодженої до 0 °C.[6]

ЕГДН розкладається бактеріями штаму Bacilus subtilis з виділенням нітриту та етиленглікольмононітрату.[7]

Як і інші органічні нітрати, динітрат етиленгліколю є судинорозширювальним засобом.[8]

Переваги і недоліки

ред.

Переваги

ред.
  • Проста технологія виготовлення
  • Не вимагає дорогих матеріалів для синтезу
  • Велика силу вибуху
  • Низька (порівняно з нітрогліцерином) чутливість до зовнішніх чинників

Недоліки

ред.
  • Летюча речовина
  • Дуже токсична речовина
  • Найбільш ефективна в рідкому стані [5]

Фізико-хімічні властивості

ред.
 
Структурна формула Етиленглікольдинітрату

Фізичні властивості

ред.

Летучість значно вища, ніж у нітрогліцерину. Легко желатинує колоксілін при звичайній температурі.[11]

Динітрогліколь дуже шкідливий для морських організмів[12]

Хімічні властивості

ред.

Хімічні властивості диглікольдинітрату аналогічні хімічним властивостям нітрогліцерину. Легко і швидко желатинує колоксилін за нормальних умов, тоді як для желатинізації нітрогліцерину потрібне нагрівання.[4][13]

У вакуумі ЕГДН кипить без розкладання при 95 °C, може бути легко перегнаний з водяною парою. Утворює з нітрогліцерином евтектичні суміші із дуже низькою температурою плавлення.[14]

ЕГДН омилюється при нагріванні з лугами: 

Чутливість до зовнішніх впливів

ред.

До нагрівання:

ред.

При обережному нагріванні малих обсягів ЕГДН можна довести до випаровування без вибуху або спалаху. На металевій пластинці ЕГДН, швидко нагрітий, спалахує з легким вибухом. При температурі до 150 °C ЕГДН виділяє жовті пари — оксиди азоту. При нагріванні до 170 °C, у невеликих кількостях нітрогліколь швидко розкладається з легким спалахом, у великих кількостях вибухає.[1]

До удару:

ред.

~20 см (від 7 до 10 см) для вантажу 2 кг (нітрогліцерин — 4 см, ТЕН — 17 см).[1]

Крапля ВВ поміщена в капсюль Бюрже
Вибухова речовина Вага краплі (мг) Вага вантажу що падає (кг) Висота падіння вантажу (см) Число ударів Відсоток вибухів
Нітрогліколь 25 1 20, 45, 50, 100 20, 50, 20, 50 5, 52, 60, 96
Нітрогліцерин 34 0,5 50, 65, 100 30, 100, 50 24, 52, 86

[15]

Хімічна стійкість:

ред.

ЕГДН стійкіший за нітрогліцерин. При температурі 72 °C він витримує пробу Абеля протягом години (НГЦ протягом 10-15 хв). Нижча стійкість ЕГДН на перший погляд пояснюється невеликою дисоціацією його парів.[1]

Детонаційні властивості

ред.

ЕГДН легше детонує ніж нітрогліцерин. Його розширення в бомбі Трауцля, порівняно з іншими гомологічними ефірами представлено нижче:

Капсулі з ГР ЕГДН Нітрогліцерин Метилнітрат
№1 (0,3 г.) 465 мл (71 %) 190 мл (32 %) 520 мл (84 %)
№3 (0,54 р.) - 225 мл (38 %) -
№6 (1,0 г.) - 460 мл (78 %) -
№8 (2,0 г.) 650 мл (100 %) 590 мл (100 %) 620 мл (100 %)

З таблиці помітно, що ЕГДН детонує легше і повніше навіть у найменшому капсулі. Імовірно, це пов'язано з більш низькою в'язкістю. Висока швидкість детонації можлива за діаметра заряду більше 2,7 мм.[1]

Детонація 125 грамів ЕГДН

Здатність до детонації

ред.
  • Теплота вибуху: 6,8 МДж/кг.
  • Температура спалаху : 195–200 ° , 215 °.
  • Теплота утворення: -358,2 ккал/кг.
  • Ентальпія утворення: -381,6 ккал/кг.
  • Теплоємність:0,4 кал/г.
  • Температура вибуху: 4503 К (приблизно 4230 °C).
  • Швидкість детонації: 7200 м/с. За іншими даними 8300 м/c – у сталевій трубі діаметром 35 мм. Може детонувати у низькошвидкісному режимі (1500-2000 м/с).
  • Бризантність: 129 % (61,9 г піску) від тротилу (пісочна проба), по Гессу 115 % (18,9 мм) від тротилу.
  • Фугасність в Pb-блоці: ЕГДН має дуже високу працездатність: 620 мл при пісочній забивці (650 мл при водній).
  • Працездатність у балістичній мортирі: 127-137 % від тротилу.
  • Об'єм продуктів вибуху: 737 л/кг (НГЦ 713 л/кг, тол 730 л/кг).
  • Критичний діаметр: 2 мм, причому детонація низькошвидкісна і поширюється не більше ніж на 100 діаметрів (20 см)[1]

Отримання

ред.

Синтез ЕГДН дуже небезпечний, але безпечніший за синтез нітрогліцерину.

Основні способи

ред.

Основні способи отримання етиленглікольдинітрату це:

Вторинні способи

ред.

Вторинні способи отримання етиленглікольдинітрату:

Етапи синтезу ЕГДН

ред.

У синтезі динітрогліколю застосовують етиленгліколь марки «динамітний». Етиленгліколю беруть 20 частин, на 100 частин нітрувальної суміші.[1] Нітрувальна суміш складається з 50 % нітратної кислоти концентрацією від 90 до 98 % і 50 % сульфатної кислоти міцністю 90-98 %.[5]

Нітрування етиленгліколю з першою нітрувальною сумішшю відбувається на обладнанні та за технологією (температурні та інші умови) для отримання нітрогліцерину[4]

 

Альтернативна нітрувальна суміш складається з нітрату амонію та сульфатної кислоти міцністю 90-98 %[5]

Сепарація ЕГДН проводиться так само, як сепарація нітрогліцерину з тією лише різницею, що відсепарований нітрогліколь приймають в ємність з 2-кратною кількістю холодної води. Через меншу в порівнянні з нітрогліцерином в'язкість нітрогліколю, сепарація проходить швидше ніж у нітрогліцерину[4]

Промивання нітрогліколю проводиться аналогічно до промивання нітрогліцерину, з тією лише відмінністю, що використовують тільки холодні промивні рідини внаслідок великої леткості нітрогліколю. Промивну рідину на кожну промивку беруть у кількості, що дорівнює кількості нітрогліколю за обсягом. Промитий нітрогліколь фільтрують через фільтр.[4]

Інший спосіб отримання нітрогліколю полягає в обробці етиленоксиду азотною кислотою і етерифікації отриманого продукту нітруючою сумішшю. Цей метод не отримав широкого поширення.

Безпека синтезу ЕГДН

ред.

Всі операції з ЕГДН, в тому числі синтез та пластифікацію, за першим основним способом вимагають роботи в максимально провітрюваному приміщені з потужною витяжкою. Ідеальним варіантом є проведення синтезу на відкритому повітрі, стараючись не дихати випарами. Також, належить працювати в рукавичках та захисному одязі і бажано окулярах та захисном склі для обличчя.[5]

Синтез та операції з ЕГДН не можна проводити біля відкритого вогню, джерела іскри. Треба запобігати утворення електростатичного заряду (наприклад шляхом заземлення), а також не піддавати реагенти чи продукт тертю або ударам. Також бажано не палити на території де відбуваються роботи з ЕГДН.[12]

У випадку пожежі при синтезі треба використати розпилювачі води, порошок, піну, вуглекислий газ, уникати контакту з водою,якою іде пожежогасіння, а також триматись подалі від місця пожежі, бо ця пожежа має потенціал до вибуху.[12]

Бажано не допускати потрапляння ЕГДН в природнє середовище. Якщо динітрогліколь потрапив десь поза операційною діяльністю, його треба в захисному костюмі зібрати в контейнери, які щільно закриваються. Залишки ж треба абсорбувати інертним абсорбентом, або зібрати піском.[12]

Тестування продукту

ред.

Спосіб 1.

ред.

Взяти одну краплю ЕГДН і підпалити її сірником. Якщо крапля згорає слабким зеленкуватим полум'ям з шипінням — то це якісний ЕГДН.[5]

Спосіб 2

ред.

Покласти одну краплю ЕГДН на металеву пластину і сильно вдарити молотком. Він гучного звуку вибуху має закласти вуха на деякий час. Це — показник якісного ЕГДН.[5]

Для обидвох цих тестувань дуже важливо використовувати 1 краплю ЕГДН, а також, тримати основну речовину якомога далі від місця тестування.[5]

Пластифікація

ред.

Перший спосіб

ред.

Пластифікація динітрогліколю потрібна для випадків, коли працювати з рідиною незручно. Пластифікація знижує потужність нітрогліколю, але додає стабільності вибуховій суміші. Залежність між потужністю і стабільністю є обернено пропорційною. Пластифікований у колоксиліні нітрогліколь називається "гримучий студень".[5]

Другий спосіб

ред.

Інший спосіб пластифікації - це утворення порошку з ЕГДН. Технологія цього процесу достатньо проста: в нітрогліколь насипається флегматизатор до повного насичення і добре вимішується. В якості флегматизаторів можуть виступати наступні речовини:

Токсичність ЕГДН

ред.

При гострому отруєнні ЕГДН відчувається:

Симптоми можуть проявлятись не зразу, тобто бути відтермінованими.[12]

Було описано десятки випадків раптової смерті молодих і здорових робітників, які тривалий час стикалися з ЕГДН та нітрогліцерином у виробництві вибухових речовин.

ЕГДН більш леткий, ніж нітрогліцерин, і швидше всмоктується через шкіру.[20]

Загибель зазвичай настає через 30-60 годин після припинення роботи з глікольдинітратом, при явищах стенокардії та гострої серцевої недостатності[20].

У працівників, задіяних у виготовленні ЕГДН, виявляли інші неврологічні порушення: безсоння, брадикардія, депресія, непритомність, які не залежать від судинної недостатності [20].

Існує думка, що під впливом дії ЕГДН порушується синаптична передача та процеси обміну в проміжному відділі головному мозку.[21].

ЕГДН легко всмоктується через шкіру. Всмоктування — одне з основних джерел отруєння ЕГДН. Саме легка всмоктуваність робить ЕГДН причиною отруєння і смерті тих, хто з ним працює. У робітників, які користувалися захисними гумовими рукавичками, знаходили на шкірі кистей рук 0,1-1 мг ЕГДН[22].

Мінімальна доза, що викликає біль у людини при нанесенні на шкіру, 18-35 мл 1 % спиртового розчину ЕГДН[19].

Повторний отруєння призводить до помітної толерантності, а коротка відсутність впливу може призвести до раптової смерті.[12]

Застосування

ред.

Сам по собі ЕГДН застосовується як бризантна вибухова речовина в ролі основного заряда для бомб. Однак в силу своєї токсичності ЕГДН не застосовується у військовій вибухотехніці та гірських роботах. Своє призначення ЕГДН знайшов у терористичній діяльності, де токсичність не є недоліком. В складі бомби ЕГДН може виступати як детонатор для ігданіту.[5]

Крім того, ЕГДН застосовується у сумішах з нітрогліцерином у виробництві незамерзаючих динамітів для застосування за низьких температур (зазвичай у співвідношенні 50:50). Ці суміші є менш потужними, ніж чистий ЕГДН,[16]

Крім того, динітроглікольнітрат можна пластифікувати у гримучий студень, чи герметизувати до динаміту. Також, ЕГДН використвовується у виробництві детонітів, доповнення в АСВВ та інших ВР.[5] У Другу Світову війну на виробництві вибухівки дефіцит нітрогліцерину в динаміті закривали додаванням ЕГДН.[14]

Наразі в США розробляється біорозкладна вибухівка на основі бактерій та ЕГДН.[7]

Динітрогліколь використовувався у виробництві вибухових речовин для зниження температури замерзання нітрогліцерину, щоб виробляти динаміт для використання в хоолодному кліматі та погодних умовах. Завдяки своїй леткості він слугував міткою для виявлення деяких пластикових вибухових речовин, наприклад Semtex.[8]

ЕГДН також може бути застосований, як отруйний агент. Тут його застосування широке в силу його властивостей: розприскування в атмосфері закритих приміщень, намазування на місця контакту матерії з шкірою жертви, підсипання в їжу чи напої, насичення колючо-ріжучих предметів речовиною.[5]

Виявлення

ред.

Пари нітрогліколю виявляються за допомогою спектрометрії іонної рухливості з використанням іонів хлорид-реагенту.[23] Іншим способом виявлення є хроматографія, рідинна з термоенергетичним аналізатором або ж газова хроматографія з детектором захоплення електронів.[10]

Перша допомога при отруєнні ЕГДН

ред.

Речовина може потрапити в організм при вдиханні його аерозолю, через шкіру та при ковтанні.[12]

Характерною ознакою отруєння ЕГДН є аномальне падіння кров'яного тиску у потерпілого.[24]

У випадку потрапляння ЕГДН в очі, їх треба негайно промити кількістю води, час від часу піднімаючи нижню та верхню повіку, опісля звернутись до лікаря. При роботі з ЕГДН не можна носити контактні лінзи. У випадку потрапляння на шкіру, шкіру треба промити водою з милом, та звернутись до лікаря.[10]

Якщо ЕГДН потрапив на одежу то одежу треба негайно зняти і промити шкіру водою з милом. У випадку, якщо хтось надихався парів ЕГДН, то його негайно треба вивести на свіже повітря, при зупинці дихання треба робити дихання рот в рот. Потерпілого треба тримати в теплі і негайно звернутись за медичною допомогою. Також є інший спосіб описаний в літературі. Крім описаного вище, література пропонує постраждалому дати 100 грам горілки. Автори вважають етиловий спирт антидотом ЕГДН.[5][10]

В картках Міжнародної організації Праці, стосовно отруєння ЕГДН сказано, що вживання етилового спирту тільки погіршує клінічну картину отруєння нітрогліколем.[12]

У випадку проковтування нітрогліколю, треба негайно звернутись до лікаря, викликати блювання у потерпілого і дати йому прополоскати рот водою.[10][12]

Джерела

ред.
  1. http://chemistry-chemists.com/N2_2013/P1/pirosprawka2012.pdf Архівовано липень 12, 2017 на сайті Wayback Machine.
  2. https://exploders.info/articles/0/33.html Архівовано жовтень 15, 2016 на сайті Wayback Machine.
  3. https://exploders.info/books/14.html Архівовано липень 31, 2016 на сайті Wayback Machine.
  4. http://chemistry-chemists.com/N6_2011/P16/ChemistryAndChemists_6_2011-P16-5.html Архівовано липень 11, 2017 на сайті Wayback Machine.
  5. https://exploders.info/sprawka/90.html Архівовано листопад 2, 2016 на сайті Wayback Machine.
  6. http://pirochem.net/index.php?id1=3&category=azgotov-prim-vv&author=shtetbaher-a&book=1936 Архівовано липень 12, 2017 на сайті Wayback Machine.
  7. https://exploders.info/books/14.html Архівовано липень 31, 2016 на сайті Wayback Machine.
  8. https://exploders.info/books/18.html Архівовано липень 31, 2016 на сайті Wayback Machine.
  9. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Ethylene-glycol-dinitrate#section=First-Aid

Примітки

ред.
  1. а б в г д е ж и к Vandal (2012). Довідник з вибухових речовин, порохів і піротехнічних сумішей (російська) . https://exploders.us. с. 310.
  2. ЭГДН | это... Что такое ЭГДН?. Словари и энциклопедии на Академике (рос.). Процитовано 6 вересня 2022.
  3. ETHYLENE GLYCOL DINITRATE | CAMEO Chemicals | NOAA. cameochemicals.noaa.gov. Процитовано 15 вересня 2022.
  4. а б в г д Этиленгликольдинитрат. http://wiki-org.ru/wiki (російська) .
  5. а б в г д е ж и к л м н п Блажений, Авдєй (2003). Азбука домашнього тероризму (російська) . Самвидав. с. 306.
  6. Генрі, Луї. "Untersuchungen über die Aetherderivate der mehratomigen Alkohole und Säuren" (Vierter Theil.) [Дослідження ефірних похідних багатоатомних спиртів і кислот]. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 3 (німецька) . с. 529—533.
  7. а б Dario, Andrea; Schroeder, Marc; Nyanhongo, Gibson S.; Englmayer, Gregor; Guebitz, Georg M. (15 квітня 2010). Development of a biodegradable ethylene glycol dinitrate-based explosive. Journal of Hazardous Materials (англ.). Т. 176, № 1. с. 125—130. doi:10.1016/j.jhazmat.2009.11.006. ISSN 0304-3894. Процитовано 14 вересня 2022.
  8. а б Ethylene_glycol_dinitrate. www.bionity.com. Процитовано 18 вересня 2022.
  9. Этиленгликольдинитрат - Справочник химика 21. chem21.info. Процитовано 9 вересня 2022.
  10. а б в г д е PubChem. Ethylene glycol dinitrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (англ.). Процитовано 13 вересня 2022.
  11. Marshall, A (1930). Chem (англійська) . Ind. с. 34.
  12. а б в г д е ж и к л ICSC 1056 - ETHYLENE GLYCOL DINITRATE. www.ilo.org. Процитовано 17 вересня 2022.
  13. Орлова, Е.Ю. (1973). Химия и технология бризантных взрывчатых веществ (російська) . "Хімія". с. 632—635.
  14. а б Справочник химика 21, ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. Этиленгликольдинитрат. https://www.chem21.info/info/89188/ (російська) .
  15. Medard, L (1951). Mem poudres (французька) . с. 33, 323.
  16. а б Морган, Мартін (2006). Рускій тєрор (російська) . DRT. с. 269.
  17. а б в г CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards - Ethylene glycol dinitrate. www.cdc.gov. Процитовано 17 вересня 2022.
  18. Department of Health for the State of New Jersey | Homepage. nj.gov. Процитовано 18 вересня 2022.
  19. а б Polson C. J., Tattersall R. N. Clinicals Toxicology. — English Universities Press, 1959. — P. 589.
  20. а б в Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей / Под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной. — Изд. 7-е, пер. и доп. — Ленинград : Химия, 1977. — Т. Том III. Неорганические и элементорганические соединения. — 608 с.
  21. Stýblová V. [The neurotoxic effects of explosives] // Ceskoslovenska neurologie. — 1966. — Sv. 29, č. 6 (16 června). — S. 378—381. — PMID 5979126 .
  22. Einert C., Adams W., Crothersab R., Moorea H., Ottoboni F. Exposure to Mixtures of Nitroglycerin and Ethylene Glycol Dinitrate // American Industrial Hygiene Association Journal. — 1963. — Vol. 24, no. 5 (16 June). — P. 435—447. — DOI:10.1080/00028896309343245.
  23. Lawrence, A. H.; Neudorfl, Pavel. (15 січня 1988). Detection of ethylene glycol dinitrate vapors by ion mobility spectrometry using chloride reagent ions. Analytical Chemistry (англ.). Т. 60, № 2. с. 104—109. doi:10.1021/ac00153a002. ISSN 0003-2700. Процитовано 13 вересня 2022.
  24. Clark, D. G.; Litchfield, M. H. (1967-10). Metabolism of Ethylene Glycol Dinitrate and its Influence on the Blood Pressure of the Rat. British Journal of Industrial Medicine. Т. 24, № 4. с. 320—325. ISSN 0007-1072. PMC 1008627. PMID 6073091. Процитовано 14 вересня 2022.