TKX-50
| Strukturformel | |||||||
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| Strukturformel von TKX-50 | |||||||
| Allgemeines | |||||||
| Name | TKX-50 | ||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C2H8N10O4 | ||||||
| Kurzbeschreibung |
farblose Kristalle<ref name="Klapötke3">Klapötke, T.M.: Energetic Materials Encyclopedia, Vol. A–D, Walter de Gruyter GmbH Berlin/Boston 2021, ISBN 978-3-11-067242-8, S. 482–488.</ref> | ||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||
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| Eigenschaften | |||||||
| Molare Masse | 236,15 g·mol−1 | ||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||
| Dichte |
1,92 g·cm−3<ref name="Klapötke1"/><ref name="Li-Bai Xiao">Li-Bai Xiao u. a.: Thermal behavior and safety of dihydroxylammonium 5,5′-bistetrazole-1,1′-diolate. In: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. Band 123, Nr. 1, 1. Januar 2016, S. 653–657, doi:10.1007/s10973-015-4830-7.</ref> | ||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||
TKX-50 (Dihydroxylammonium-5,5′-bistetrazolyl-1,1′-diolat) ist eine instabile organische Verbindung, die sowohl als ein Vertreter der Stoffgruppe der Tetrazole als auch der organischen Hydroxylaminsalze angesehen werden kann. Der Stickstoffgehalt im Molekül beträgt 59,3 %.
Geschichte[Bearbeiten]
Die erste Synthese und Charakterisierung der Verbindung erfolgte in der Arbeitsgruppe von Thomas M. Klapötke an der Universität München. Die Ergebnisse wurden im Jahr 2012 publiziert.<ref name="Klapötke1">Niko Fischer, Dennis Fischer, Thomas M. Klapötke, Davin G. Piercey, Jörg Stierstorfer: Pushing the limits of energetic materials – the synthesis and characterization of dihydroxylammonium 5,5′-bistetrazole-1,1′-diolate. In: Journal of Materials Chemistry. Band 22, Nr. 38, 2012, S. 20418–20422, doi:10.1039/C2JM33646D.</ref>
Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]
Die Herstellung der Verbindung erfolgt durch die Umsetzung von 5,5′-Bistetrazolyl-1,1′-diol (BTO) mit Hydroxylamin. Die Ausgangsverbindung BTO kann relativ einfach aus Glyoxal, Hydroxylamin, Chlor und Natriumazid erhalten werden.<ref name="Patent2013">Patent DE102011081254A1: Energetische Wirkmasse umfassend ein Dihydroxylammoniumsalz oder Diammoniumsalz. Veröffentlicht am 21. Februar 2013, Erfinder: Thomas M. Klapötke, Niko Fischer, Dennis Fischer, Davin G. Piercey,Jörg Stierstorfer, Marius Reymann.</ref><ref name="Klapötke2">Fischer, N.; Klapötke, T.M.; Reymann, M.; Stierstorfer, J.: Nitrogen-Rich Salts of 1H,1'H-5,5'-Bitetrazole-1,1'-diol: Energetic Materials with High Thermal Stability in Eur. J. Inorg. Chem. 2013, 2167–2180, doi:10.1002/ejic.201201192.</ref>
Eigenschaften[Bearbeiten]
TKX-50 ist ein kristalliner Feststoff, der keinen Schmelzpunkt zeigt. Die Verbindung tritt in zwei polymorphen Kristallformen auf. Bei etwa 180 °C wird ein Phasenübergang zweiter Ordnung mit einer geringen Wärmekapazitätsänderung von etwa 0,3 J·K−1·mol−1 beobachtet, wobei eine Umwandlung der Tieftemperatur- in eine Hochtemperaturkristallform stattfindet. Dabei ändert sich das Kristallsystem von monoklin mit der Raumgruppe P21/c zu triklin mit der Raumgruppe P1.<ref name="Chaoyang Zhang">Zhipeng Lu, Xianggui Xue, Liya Meng, Qun Zeng, Yu Chi, Guijuan Fan, Hongzhen Li, Zengming Zhang, Fude Nie, Chaoyang Zhang: Heat-Induced Solid−Solid Phase Transformation of TKX-50 in J. Phys. Chem. C 121 (2017) 8262–8271, doi:10.1021/acs.jpcc.7b00086.</ref> Die Verbindung ist thermisch instabil. DSC-Messungen zeigen oberhalb von 215 °C eine exotherme Zersetzungsreaktion mit einer Zersetzungswärme von −2200 kJ·kg−1 bzw. −520 kJ·mol−1.<ref name="Niu">Hu Niu, Shusen Chen, Qinghai Shu, Lijie Li, Shaohua Jin: Preparation, characterization and thermal risk evaluation of dihydroxylammonium 5, 5′-bistetrazole-1, 1′-diolate based polymer bonded explosive. In: Journal of Hazardous Materials. Band 338, 15. September 2017, S. 208–217, doi:10.1016/j.jhazmat.2017.05.040.</ref><ref name="Patent2013" /><ref name="Badgujar">Dilip Badgujar, Mahadev Talawar: Thermal and Sensitivity Study of Dihydroxyl Ammonium 5,5′-Bistetrazole-1,1′-diolate (TKX-50)-based Melt Cast Explosive Formulations. In: Propellants, Explosives, Pyrotechnics. Band 42, Nr. 8, 2017, S. 883–888, doi:10.1002/prep.201600168.</ref> Die Standardbildungsenthalpie basierend auf Messungen mittels Verbrennungskalorimetrie beträgt 473 kJ·mol−1.<ref name="21BKT">D. Fischer, V. Golubev, T. M. Klapötke, J. Stierstorfer: Synthesis and Characterization of Novel High-Nitrogen Secondary Explosives. In: Tagungsband die 21. Kalorimetrietage : Braunschweig, 27.-29. Mai 2015 / Veranstalter Gesellschaft für Thermische Analyse e. V., Physikalisch-Technische Bundesanstalt. ISBN 978-3-944659-02-2 (Abstract).</ref> Die Verbindung ist mechanisch empfindlich gegenüber Schlag und Reibung. Wichtige Explosionskennzahlen sind:
Explosionsrelevante Eigenschaften Sauerstoffbilanz −27,1 %<ref name="Patent2013" /> Explosionswärme 6029 kJ·kg−1 %<ref name="Patent2013" /> Explosionstemperatur 3957 K<ref name="Patent2013" /> Detonationsgeschwindigkeit 9687 m·s−1<ref name="Patent2013" /> Detonationsdruck 425 kbar<ref name="Patent2013" /> Normalgasvolumen 846 l·kg−1<ref name="Patent2013" /> Schlagempfindlichkeit 20 J<ref name="Klapötke1"/><ref name="Patent2013" /> Reibempfindlichkeit 120 N<ref name="Klapötke1"/><ref name="Patent2013" /> Stahlhülsentest Grenzdurchmesser 10 mm, Typ H<ref name="Koch">Ernst-Christian Koch: High Explosives, Propellants, Pyrotechnics, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston 2021, ISBN 978-3-11-066052-4, S. 659.</ref>
Verwendung[Bearbeiten]
Wegen der höheren Leistung wie der Detonationsgeschwindigkeit und des Detonationsdrucks im Vergleich zum Beispiel zu RDX oder HMX, der sehr geringen Schlagempfindlichkeit, sowie der relativ einfachen Synthese, ist die Verbindung als neuer Sekundärsprengstoff interessant.<ref name="Klapötke1" /><ref name="Badgujar2">D. M. Badgujar, M. B. Talawar, P. P. Mahulikar: Review of Promising Insensitive Energetic Materials. In: Central European Journal of Energetic Materials. Band 14, Nr. 4, 2017, S. 821–843, doi:10.22211/cejem/68905.</ref>
Literatur[Bearbeiten]
- Thomas M. Klapötke: TKX-50: A Highly Promising Secondary Explosive. In: Djalal Trache, Fouad Benaliouche, Ahmed Mekki (Hrsg.): Materials Research and Applications, Select Papers from JCH8-2019. Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2021, ISBN 978-981-15-9222-5, S. 1–91, doi:10.1007/978-981-15-9223-2.
- Thomas M. Klapötke: Chemistry of High-Energy Materials. 5th Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston 2019, ISBN 978-3-11-062438-0, S. 305–311.
Weblinks[Bearbeiten]
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references />