PETN - Molecola animata

Questo esplosivo si presenta sotto forma di solido cristallino bianco ed inodore. La velocità di detonazione del PETN alla densità di 1.7 g/cm3 è di 8,400 m/s. Il calore prodotto dall’esplosione è di 5,862 kj per chilogrammo, o una volta e mezza quello prodotto dal TNT. La formula bruta del PETN è C(CH2ONO2)4, con una densità teorica massima dei cristalli di 1.773 g/cm3. Fonde alla temperatura di 141° C, con una temperatura di auto-ignezione di 190 °C.

La preparazione della pentrite comporta la nitrazione della pentaeritrite con una mistura concentrata di acido nitrico e solforico. Il metodo migliore è tuttavia quello di utilizzare solamente acido nitrico molto concentrato (98%+), visto che l’utilizzo di una mistura di acidi potrebbe creare dei sottoprodotti instabili. Avviene la seguente reazione:

C(CH₂OH)₄ + 4HNO₃ → C(CH₂ONO₂)₄ + 4H₂O

Reagenti e Materiali

• Acido solforico concentrato al 98% (H2So4)

• Acido nitrico concentrato al 65% (HNO3)

• Pentaeritrite

• Acetone

• Acqua distillata

• Bicarbonato di sodio (NaHCO3)

• Due becker puliti

• Una pipetta

Procedimento

• Viene preparato un bagno di acqua fredda per raffreddare un becker contenete 34 ml di acido nitrico. 24,8ml di acido solforico vengono messi lentamente con una pipetta nel becker contenete l’acido nitrico. La miscela produrrà molto calore, e sarà necessario aggiungere del ghiaccio e del sale nel bagno d’acqua fredda in cui sta immerso il becker.

• Viene ora preparato un secondo bagno d’acqua fredda/ghiaccio da usare in caso di emergenza se la temperatura del becker dovesse salire troppo.

• Con la miscela di acidi, precedentemente creata, alla temperatura di circa -25° C, vengono aggiunti 10g di pentaeritrite, 2g alla volta. È importante mescolare la miscela durate l’aggiunta del composto. A nitrazione terminata, la temperatura comincerà a scendere, e la mistura acquisterà una certa densità. Una bassa temperatura iniziale è la chiave per una buona sintesi. La temperatura non deve in nessun caso superare gli 0° C. Se vengono a formarsi dei fumi rosso/marroni (N2O4 / NO2 ), significa che il miscuglio è ad una temperatura troppo alta, e necessita di essere subito raffreddato.

• Il composto viene mescolato per altri 10 minuti, dopo l’aggiunta di tutto il pentaeritrite. La mistura vine allora messa in un bagno di acqua calda a 45° C per 25 minuti. Questo consentirà di aumentare la quantità di PETN finale. È importate mantenere la temperatura a 45° C senza andare oltre, continuando a mescolare.

• La mistura viene diluita con 450ml di acqua fredda (0-1°C) e l’eccesso di acqua successivamente decantato dopo che i cristalli si saranno depositati sul fondo. La mistura deve essere aggiunta lentamente all’acqua calda, in quanto un eccesso di acido solforico può provocare un innalzamento della temperatura, che potrebbe portare ad una decomposizione del prodotto finale

• Il PETN viene filtrato e lavato con acqua fredda, e quindi neutralizzato con una soluzione calda di bicarbonato di sodio.

• 200ml di acetone vengono riscaldati a 50°C, ed il PETN vine mescolato al suo interno finché sarà completamente dissolto (Solubilità: 58g/100ml di acetone a 50° C). Asciugare il PETN prima di questo passaggio, richiederà meno acetone.

• La mistura di PETN e acetone viene filtrata e posta in un becker contenete 600ml di acqua/ghiaccio tritato, che farà precipitare il PETN sul fondo sotto forma di cristalli. La soluzione viene filtrata ottenendo i cristalli di PETN. Quest’ultimo viene poi lasciato asciugare. Si otterranno circa 22g di prodotto con una rendita del 91% circa.