Ein neuer Explosivstoff

Schmelzgießbarer Nitratester mit hoher Sprengkraft

13.10.2008 - USA

Seit der Entdeckung von Nitroglycerin in 1846 ist die Verbindungsklasse der Nitratester als Explosivstoffe bekannt. Inzwischen sind außer dem Nitroglycerin noch eine ganze Reihe anderer Nitratester als Spreng- und Treibstoff in Gebrauch. Ein Forscherteam um David E. Chavez vom Los Alamos National Laboratory hat nun einen neuartigen Tetranitratester entwickelt. Wie das Team berichtet, zeigt die Verbindung ein besonders interessantes Eigenschaftsprofil: Sie ist bei Raumtemperatur fest, hat eine sehr hohe Sprengkraft und lässt sich durch Schmelzguss in die gewünschte Form bringen.

Nitratester sind organische Salpetersäureverbindungen, in denen eine enorme Sprengkraft stecken kann. Ihr flüssiger Aggregatzustand erschwert ihre Handhabung allerdings erheblich. Durch Zumischen verschiedener anderer Bestandteile entwickelte Alfred Nobel mit dem Dynamit einen deutlich sichereren und besser zu handhabenden Sprengstoff auf Nitroglycerinbasis. Der einzige feste Nitratester, der als Explosivstoff genutzt wird, war bisher Nitropenta. Aufgrund seines recht hohen Schmelzpunkts von etwa 140 °C muss Nitropenta in die benötigte Form gepresst werden.

Chavez und seine Kollegen stellen dem Nitropenta nun einen weiteren festen Nitratester an die Seite. Dank seines Schmelzpunkts von nur etwa 85 °C, weit unterhalb seiner Zersetzungstemperatur von 141 °C, lässt sich dieser schmelzen und in Formen gießen: ein wesentlich einfacheres Verfahren zur Herstellung von Sprengstoffkomponenten.

Die neue Verbindung enthält vier Nitratester-Gruppen (–ONO2) und zwei Nitrat-Gruppen (–NO2), die an insgesamt sechs Kohlenstoffatome gebunden sind. Die Kristalle zeigen die höchste Dichte, die bisher für Nitratester bekannt ist. Computerrechnungen sagen für den neuen Tetranitratester eine Sprengkraft vorher, die etwa genauso stark ist wie bei Oktogen (HMX). Die Empfindlichkeit gegenüber Stoß, Reibung und Funken entspricht etwa der von Nitropenta.

„Dank seines erstaunlichen Eigenschaftsprofils eröffnet der neue Nitratester die einzigartige Möglichkeit zur Herstellung gießbarer Sprengstoff-Komponenten,“ sagt Chavez. „Außerdem könnte er als sehr energiereicher Weichmacher für andere Sprengstoffe und als oxidierender Bestandteil genutzt werden.“

Ihren Syntheseweg wollen die Forscher zudem für die Entwicklung weiterer Explosivstoffe nutzen.

Originalveröffentlichung: David E. Chavez et al.; "Synthesis of an Energetic Nitrate Ester"; Angewandte Chemie 2008, 120, No. 43, 8431–8433

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