Перекис ацетону: отримання, властивості, формула

Багато з нас в дитинстві захоплювалися вибуховими речовинами. але саморобна "вибухівка" не завжди спрацьовувала, або речовина виходило недостатньо потужний. Завжди чекаєш від вибуху щось більше, ніж просто приголомшуючий звук. Так ось, сьогодні ми розберемо властивості, отримання та застосування такого вибухонебезпечного з`єднання, як перекис ацетону.

Відразу варто попередити, що отримання цієї речовини в домашніх умовах не тільки дуже небезпечно, але і карається Кримінальним кодексом Російської Федерації.

Почнемо ми з історії відкриття цієї чудової речовини.

Історія

Перші експерименти з отримання пероксиду ацетону проводилися в 1895 році, коли німецький хімік Ріхард Вольфенштейн проводив експеримент по взаємодії перекису водню і кониина (дуже небезпечна отрута, що міститься в деяких рослинах). Він і гадки не мав, що ацетон і пероксид водню можуть взаємодіяти між собою. Виявилося, що при змішуванні рівних кількостей цих речовин (перекис мала концентрацію 10%) випадають кристали осаду. Вольфенштейн почав вивчати цю реакцію і до всього іншого виявив, що при додаванні фосфорної кислоти реакція прискорюється.

Відео: Я ВИБУХНУВ !!! (Тріперекісь Ацетона)

Однак все було не так просто в цій речовині. Справа в тому, що Ріхард Вольфенштейн виявив тріперекісь ацетону. А в 1899 році ще один німецький хімік Адольф Байєр разом з Віктором Віллігера синтезував димерную модифікацію пероксиду ацетону. У 1947 році було вивчено вплив різних кислот на швидкість утворення цієї сполуки. Як виявилося, соляна, сірчана, фосфорна і азотна кислоти значно прискорюють окислення ацетону в присутності перекису водню. Органічні кислоти, такі як оцтова і бензойна, навпаки, перешкоджають утворенню продукту.

Продовжимо опис такого важливого з`єднання, як перекис ацетону. Отримання ми обговоримо пізніше. А поки - трохи теорії.

Що таке перекис ацетону

У народі її називають по-різному: "бомба з хозмазі", "киця". Чим же все-таки вона так унікальна, що її люблять всі початківці піротехніки і терористи? Почнемо з її примітних властивостей. Будь-яка хімічна сполука володіє своїми індивідуальними властивостями. Ось, наприклад, з`єднання, яке ми висвітлюємо в цій статті, належать до класу ВВ (вибухових речовин). Перекис ацетону заборонена до зберігання і виробництва в Росії, так як може бути загрозою безпеки людей. Її часто застосовують терористи в якості ініціатора - легкодетонірующего з`єднання, що використовується для підриву сильнішого вибухонебезпечного з`єднання. Однак можливе використання і окремо в якості вибухівки. Багато юних хіміки і піротехніки, зацікавившись ефектними вибухами різних хімічних речовин, починають пробувати самостійно робити перекис ацетону в домашніх умовах. Однак не завжди це закінчується добре. Найчастіше через вибух люди отримують травми, що не дивно, адже перекис ацетону дуже чутлива до будь-яких зовнішніх впливів.

Зараз поговоримо трохи про плани перекису ацетону (точніше, її модифікаціях), їх властивості та способи синтезу. Це досить цікава тема, враховуючи, що всі види відрізняються один від одного фізичними і хімічними характеристиками.

Модифікації перекису ацетону

Не всі речовини, що складаються з молекул, стійкі в звичайному стані. Багато утворюють полімерні форми. Одним з них і є обговорюване сьогодні нами речовина. Тому однозначно можна сказати, яка формула перекису ацетону. Вона має кілька модифікацій: три димера (полімер, що складається з двох молекул) і один тример (складається з трьох молекул). Але, перед тим як розібрати будова конкретно таких структур, ми обговоримо формулу мономера, тобто однієї окремо взятої молекули перекису ацетону. У загальному вигляді її можна уявити так:

Відео: Вибух 25г киці (Пероксид ацетону)

• З₃Н₆Про₂.

Але якщо спробувати намалювати структурну формулу такого речовини, ми зіткнемося з деякими труднощами.

Перекис чого-небудь - це речовина з додатковим атомом кисню, який з`єднується з іншим таким же атомом в цьому з`єднанні і утворює так звану "очкову" зв`язок (так як в структурному вигляді вона виглядає як окуляри: О-О). В ацетоні атом кисню пов`язаний подвійним зв`язком з вуглецем. По-перше, цей зв`язок досить міцна, і щоб приєднати до атому вуглецю другий кисень, потрібно докласти велику енергію. По-друге, якщо це все ж вдалося (завдяки сильним окислювача, до яких також відноситься перекис водню), стійкість отриманого з`єднання вкрай низька через наявність двох атомів кисню у одного атома вуглецю і нестачі електронів в системі. Для того щоб створити стійку форму, молекули групуються по дві або по три і утворюють полімери.

Діперекісь ацетону

Найчастіший варіант угруповання, яку приймає перекис ацетону, - це димер. Він складається з двох молекул, пов`язаних між собою через атоми кисню. Такий продукт найбільш стійкий, але все ж розкладається за 15 хвилин сильними кислотами. Отримати його складніше, ніж наступну модифікацію, але про це трохи пізніше.

Тріперекісь ацетону

Взагалі, здебільшого перекис ацетону (вибухова речовина) складається з тримеру (тріперекісі) і виходить досить легко в домашніх умовах. За фізичними властивостями трохи відрізняється від інших модифікацій: легко переганяється, особливо при підвищенні температури, добре розчиняється в багатьох органічних розчинниках, але випадає в осад у воді. Дуже цікаво те, що тример вибухає, навіть якщо чверть його маси складає вода. Нижче ви можете побачити, як графічно виглядає перекис ацетону, формула якої відповідає тримеру.

Відео: Отримання ацетону

синтез

Перекис ацетону, отримання якої відбувається тільки для технологічних потреб, використовується в харчовій промисловості. Дивно, що таке вибухонебезпечну речовину використовується як харчова добавка під номером Е-929. Однак переживати не варто: крім детонуючих властивостей це з`єднання має консервуючу дією. Про його застосуванні ми поговоримо пізніше. А зараз трохи про способи отримання.

Багато хто цікавиться: як отримати перекис ацетону без кислоти? Це найпростіший спосіб її синтезу. Взагалі, в лабораторії вперше це з`єднання отримали, змішавши рівні об`єми концентрованої (10-відсоткової) перекису водню і ацетону. Для прискорення реакції додають якусь мінеральну кислоту, в ролі якої може виступати як сірчана або соляна, так і фосфорна. Таким способом отримують майже чисту тріперекісь. Для синтезу димера використовують більш складний спосіб. Для цього в розчин ацетону додають 86-процентний пероксид водню, ацетонітрил і сірчану кислоту. Всю систему охолоджують і в кінці виділяють продукт з виходом 94 відсотки. Як стало зрозуміло, щоб отримати димерную перекис ацетону в домашніх умовах, треба дуже добре постаратися. Але є ще один спосіб. Підійде він для тих, у кого під рукою є персульфат калію і розбавлена сірчана кислота. Змішання цих реагентів з ацетоном також дає обговорюване нами з`єднання.

Можна використовувати при отриманні різні кислоти, але вони будуть давати різні результати. Наприклад, при синтезі з використанням метансульфокіслоти, сірчаної або хлорного кислот, тример пероксиду ацетону мимовільно перетворюється в димерную форму. Але такого не відбувається, якщо використовувати хлорид олова, соляну або азотну кислоту. Однак в найпростішому випадку не потрібно ні кислот, ні будь-яких маніпуляцій з системою: тільки змішання рівних обсягів вихідних речовин.

Ми розібрали лабораторні методи, за допомогою яких можна отримати перекис ацетону. Як зробити це з`єднання в домашніх умовах, ми не будемо говорити, тому що отримання і зберігання вибухонебезпечних речовин заборонено і карається законом. Варто розповісти ще про декілька цікавих речах. Перейдемо до реакцій, в яких бере участь перекис ацетону.

Властивості і хімічні реакції

Почнемо з хімічних властивостей. Їх досить мало, тому що досліджень на цю тему проводилося не багато. Більшість реакцій описують розкладання перекису ацетону на різні продукти в певних умовах. Наприклад, при додаванні розведеної сірчаної кислоти і нагріванні на водяній бані наше з`єднання розкладається з утворенням вихідних продуктів: ацетону і перекису водню. Реакцію, яка описує це взаємодія, можна записати так:

• З₃Н₆Про₂ + 3Н₂Про 3С₃Н₆Про + 3Н₂Про₂.

Ще одне добре вивчене властивість цього з`єднання - детонація. Мабуть, воно є основоположним для перекису ацетону, адже основне застосування цієї речовини - піротехніка.

Відео: ГМТД - отримання!

Але, перед тим як детально розібрати сам процес займання, викладемо деякі теоретичні основи. Для початку слід зрозуміти, що являє собою хімічна реакція вибуху. Детонація - це процес виділення газів, який відбувається з дуже великою швидкістю. При цьому виділяється величезна кількість теплоти. За рахунок всього цього і створюється вибухова хвиля: гарячі гази з великою швидкістю поширюються навколо вогнища детонації і завдають великої шкоди всьому, що знаходиться поруч. Як правило, ударна хвиля поширюється зі швидкістю більше швидкості звуку.

Перейдемо безпосередньо до нашої реакції, яка призводить до детонації. В результаті удару або будь-якого іншого впливу на перекис ацетону, вона може здетонувати. При цьому відбувається наступна реакція:

• (З₃Н₆Про₂)₃ 1,3СО₂ + 2,44СО + 2,61СН₄ + 0,63С₂Н₆ + 0,23С₂Н₄ + 0,47Н₂ + 0,96Н₂Про + 0,47С.

Як ми можемо бачити, виділяється величезна кількість газів (і вода, до речі, знаходиться в газоподібному стані). При цьому, крім окислених з`єднань на кшталт вуглекислого та чадного газів, виділяються вибухонебезпечні гази, такі як метан і етан. Якщо реакція відбувається на повітрі, то ці речовини також можуть дати виділення тепла, що збільшує теплоту реакції і підвищує температуру і силу ударної хвилі.

Дуже добре тріперекісь ацетону руйнується двовалентним хлоридом олова SnCl₂. Крім цього, невідомо, які речовини взаємодіють з цим з`єднанням. Однак є дані про те, що при дії сильних кислот на досить велику кількість (близько декількох грамів) цього пероксиду викликають вибух.

Найчастіше виникає питання, що стосуються безпеки такого з`єднання, як перекис ацетону: як зробити так, щоб не стався вибух? Відповідь дуже проста: необхідно додати достатню кількість води (бажано таке, щоб воно перевищувало 25 відсотків по масі всього зразка).

Є також дані ще про одну властивість - корозійну активність. Звичайно, так як тріперекісь ацетону має окислювальні властивості, вона може коррозировать (викликати корозію) деякі метали, наприклад свинець. Однак більшість металів вона не в силах окислити.

А тепер ще один цікавий розділ, що стосується фізичних властивостей даного з`єднання. Для любителів піротехніки буде корисно це прочитати, так як присутні дуже багато практичних відомостей.

Фізичні властивості

Перекис ацетону має дуже сильну вибухової силою. Все це завдяки кількості виділяються газів і теплоти, утвореною в результаті реакції розкладання. Ця величина досягає 5500 кДж / кг, що приблизно на 20 відсотків більше за аналогічний показник для тринітротолуолу (скорочено "тнт" - Речовина, що входить до складу динаміту).

Можливе приготування таблеток з сухої речовини різної щільності. При цьому змінюються деякі фізичні характеристики. Наприклад, дуже сильно щільність впливає на швидкість детонації. При 0,92 г / см³ величина швидкості детонації дорівнює приблизно 3750 м / с, а при 1,18 г / см³ цей показник буде дорівнює 5300 м / с. Звичайно, це все закономірно: при збільшенні щільності збільшується кількість речовини в одиниці об`єму, а значить, і під час вибуху швидкість поширення хвилі в просторі буде рости за рахунок збільшення кількості тепла і газів, що виділяються в ході реакції.

Є також такий показник, як швидкість горіння. Він відрізняється від швидкості детонації тим, що показує, як швидко може згоріти зразок в присутності кисню. Насправді, детонуючи, перекис ацетону не використовує кисень, тобто вона не горить. А при взаємодії з киснем відбувається наступна реакція: З₃Н₆Про₂ + 3,5О₂ = 3СО₂ + 3Н₂О. Так ось, швидкість горіння, як правило, значно нижче швидкості детонації, і для перекису ацетону вона становить 0,95 см / с. Дуже скромний показник в порівнянні з 5300 м / с.

Застосування перекису ацетону

Основне застосування - це, звичайно, все області, так чи інакше пов`язані з використанням вибухових речовин. Наприклад, дуже активно це з`єднання використовується в гірничій справі для розробки нових родовищ. Там воно застосовується або в суміші з іншими речовинами як ініціатор реакції детонації, або дуже рідко як окремий основний елемент вибухової заряду.

Ми вже говорили про застосування пероксиду ацетону в якості харчової добавки в харчовій промисловості. Тут варто зазначити, що для організму вона нешкідлива і містить в собі, як правило, такий відсоток вологи, що просто не здатна здетонувати. Тому не варто побоюватися продуктів, якщо побачите в їх складі добавку Е-929. Це всього лише консервант, що не дає продуктам зіпсуватися.

висновок

У цій статті ми спробували висвітлити велику і цікаву тему про здобуття і вживання одного з найпопулярніших у терористів і молодих піротехніків вибухових речовин - перекису ацетону. Ми розібрали властивості, лабораторні методи отримання і застосування цієї речовини.

Ця стаття ні в якому разі не закликає вас самостійно робити перекис ацетону в домашніх умовах! Пам`ятайте, що, крім того що є небезпека отримати серйозні травми, за зберігання і використання цієї речовини ви можете понести кримінальну відповідальність.