Ethylendinitramin

Strukturformel
Struktur von Ethylendinitramin
Allgemeines
Name	Ethylendinitramin
Andere Namen	N,N′-Dinitroethylendiamin Haleite EDNA 1,4-Dinitro-1,4-diazabutan
Summenformel	C2H6N4O4
Kurzbeschreibung	farblose Kristalle<ref name="Explosivstoffe">J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe, zehnte, vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, S. 122, ISBN 978-3-527-32009-7.</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 208-018-2 ECHA-InfoCard 100.007.290 PubChem 10462 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	150,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,71 g·cm−3<ref name="Explosivstoffe"/>
Schmelzpunkt	177 °C<ref name="Explosivstoffe"/><ref name=Roempp>Eintrag zu Ethylendinitramin. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Löslichkeit	löslich in 1,4-Dioxan und Nitrobenzol<ref name="Explosivstoffe"/> wenig löslich in Wasser und Ethanol<ref name="Explosivstoffe"/> nahezu unlöslich in Diethylether<ref name="Explosivstoffe"/>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref>Vorlage:CL Inventory/nicht harmonisiertFür diesen Stoff liegt noch keine harmonisierte Einstufung vor. Wiedergegeben ist eine von einer Selbsteinstufung durch Inverkehrbringer abgeleitete Kennzeichnung von N,N'-dinitroethylenediamine Vorlage:Linktext-Check/Apostroph im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum (Achtung: Anstelle des obigen defekten Links dürfte /industry dieser Link korrekt sein.)</ref> Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 201​‐​302 P: ?
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Ethylendinitramin ist eine organische Verbindung, die der Stoffgruppe der Nitramine zugeordnet werden kann. Wie auch andere Stoffe dieser Gruppe besitzt es explosionsgefährliche Eigenschaften und wird als Sprengstoff verwendet.

Geschichte

Die Verbindung wurde erstmals im Jahre 1887 von A.P.N. Franchimont und E.A. Klobbie beschrieben. Der Einsatz als militärische Sprengstoff erfolgte ab 1935.<ref name=Roempp/>

Darstellung und Gewinnung

Die Synthese geht im ersten Schritt von Harnstoff 1 und Ethylencarbonat 2 aus, aus welchen unter Druck Ethylenharnstoff gebildet wird. Dieser wird anschließend mit Mischsäure nitriert. Der resultierende Dinitroethylenharnstoff ergibt dann unter Abspaltung von Kohlendioxid das Endprodukt Ethylendinitramin 3.<ref name="Explosivstoffe"/>

Ethylendinitramin Reaktionsschemata

Ethylendinitramin Reaktionsschemata

Eigenschaften

Ethylendinitramin bildet orthorhombische, farblose Kristalle.<ref name=Roempp/> Es ist nicht hygroskopisch. Die Verbindung schmilzt bei 177 °C mit einer Schmelzenthalpie von 29,5 kJ·mol⁻¹.<ref>Oyumi, Y.; Brill, T.B.: Thermal decomposition of energetic materials. 23. Thermochemical differentiation of cyclic and acyclic nitramines by their phase transitions in Thermochim. Acta 116 (1987) 125–130, doi:10.1016/0040-6031(87)88171-6.</ref> Als zweibasige Säure bildet es die entsprechenden Salze.<ref name="Explosivstoffe"/> Die Säurekonstanten betragen pK_a1 5,31 und pK_a2 6,64.<ref>Ivshin, V.P.; Ivshina, T.N.; Smirnova, L.G.; Ponomareva, M.G.: in Zh. Org. Khim. 20 (1984) 7–13.</ref><ref name="Aakeröy">Aakeröy, C.B.; Wijethunga,T.K.; Desper; J.: Crystal Engineering of Energetic Materials: Co-crystals of Ethylenedinitramine (EDNA) with Modified Performance and Improved Chemical Stability in Chem. Eur. J. 21 (2015) 11029–11037, doi:10.1002/chem.201501721.</ref> Die Blei- und Silbersalze sind schlagempfindlich.<ref name="Roth-Weller"/> Die Verbindung ist durch Schlag, Reibung, Feuer und andere Zündquellen besonders explosionsgefährlich<ref name="Roth-Weller">Roth, L.; Weller, U.: Gefährliche Chemische Reaktionen, 65. Ergänzungslieferung, ecomed-Verlag 2011.</ref> und fällt im Umgang unter das Sprengstoffgesetz. Wichtige Explosionskenngrößen sind:

Tabelle mit wichtigen explosionsrelevanten Eigenschaften:

Sauerstoffbilanz	−32 %<ref name="Explosivstoffe"/>
Stickstoffgehalt	37,33 %<ref name="Explosivstoffe"/>
Normalgasvolumen	1047 l·kg−1<ref name="Explosivstoffe"/>
Explosionswärme	4699 kJ·kg−1 (H2O (l)) 4281 kJ·kg−1 (H2O (g))<ref name="Explosivstoffe"/>
Spezifische Energie	1260 kJ·kg−1 (128,5 mt·kg−1)<ref name="Explosivstoffe"/>
Bleiblockausbauchung	41,0 cm3·g−1<ref name="Explosivstoffe"/>
Detonationsgeschwindigkeit	7570 m·s−1<ref name="Explosivstoffe"/>
Verpuffungspunkt	180 °C<ref name="Explosivstoffe"/>
Schlagempfindlichkeit	8 Nm<ref name="Explosivstoffe"/>

Die Kinetik der thermischen Zersetzung wurde im Temperaturbereich von 184 °C und 254 °C für die Schmelze untersucht.<ref name="Robertson">Robertson, A.J.B.: The thermal decomposition of explosives. Part I. Ethylenedinitramine and tetryl in Trans. Faraday Soc. 44 (1948) 677–682, doi:10.1039/TF9484400677.</ref> Der Zersetzungsverlauf kann mit einem Zeitgesetz erster Ordnung beschrieben werden. Die Aktivierungsenergie beträgt 127,7 kJ·mol⁻¹, der Arrheniusfaktor 6,31·10¹² s⁻¹. Die Halbwertszeiten betragen bei 184 °C 43 s und bei 254 °C 0,5 s.<ref name="Robertson"/> Die Zersetzung verläuft im Feststoff wesentlich langsamer.<ref name="Robertson"/> Aus der Analyse der Zersetzungsgase wurde ein Zersetzungsverlauf nach

<chem>C2H6N4O4 -> 2 N2O + CH3CHO + H2O</chem>

postuliert, wobei auch Nebenreaktionen mit der Bildung von NO und N₂ ablaufen.<ref name="Robertson"/>

Verwendung

Die Verbindung kann in gepressten Ladungen verwendet werden.<ref name=Roempp/> In Kombination mit Trinitrotoluol können gießbare, Ednatol genannte Gemische erhalten werden.<ref name=Roempp/><ref name="Explosivstoffe"/>

Einzelnachweise

<references/>