TEXT 1
Chem. Listy 106, 88 94 (2012) Referát
88
1,3,5-TRINITRO-1,3,5-TRIAZINAN – VLASTNOSTI, DEKONTAMINÁCIA
A ANALYTICKÉ METÓDY NA JEHO STANOVENIE
UBOMÍR ŠVORC
Ústav analytickej chémie, Fakulta chemickej
a potravinárskej technológie, Slovenská Technická univerzita
v Bratislave, Radlinského 9, 812 37 Bratislava, Slovenská
republika
lubomir.svorc@stuba.sk
Došlo 4.11.10, prepracované 25.1.11, prijaté 17.2.11.
K ú ové slová: RDX, stabilita, trhavina, dekontaminácia,
stanovenie, separa né metódy
Obsah
1. Úvod
2. Vlastnosti a ú inky
3. RDX: významná trhavina
4. Analytické metódy na stanovenie RDX
4.1. Stanovenie termostabilných charakteristík
4.2. Separa né metódy
4.3. Spektrálne a elektrochemické metódy
5. Záver
1. Úvod
1,3,5-Trinitro-1,3,5-triazinan (technický názov hexogén
alebo cyklonit, v databáze CAS evidovaný pod íslom
121-82-4, alej v texte už len kódové ozna enie RDX) je
moderná vojenská výbušnina, ktorá sa používa na plnenie
delostreleckých striel v kombinácii s tritolom (TNT), i
s inými, menej výkonnými trhavinami. Slúži aj ako komponent
do plastických trhavín. Z h adiska výkonu, ú inku
a rýchlosti detonácie je RDX výkonnejšia trhavina ako
samotný TNT. Patrí medzi syntetické látky, prirodzene sa
nevyskytuje v životnom prostredí1
.
Tento referát slúži ako stru ný preh ad, kde sú zhrnuté
niektoré vlastnosti a ú inky RDX, vrátane dekontaminácie.
Pôdy, sedimenty, povrchové a podzemné vody na
území a v blízkosti vojenských priestorov sú asto krát
kontaminované RDX2 6
a jeho produktmi biodegradácie7 9
,
s ím súvisí aj možný hrozivý dopad na zdravie obyvateov.
Vážnym problémom pre bezpe nos obyvate stva
môže by aj zneužitie na teroristické ú ely. Táto skuto nos
prirodzene nasto uje otázku jeho dekontaminácie
a rýchlej, selektívnej a sú asne citlivej detekcie. Práve
s analytickými metódami stanovenia RDX sa zaoberá druhá
as tohto referátu. Na prípravu a výrobu výbušniny sa
v tomto preh ade nekladie dôraz.
2. Vlastnosti a ú inky
1,3,5-Trinitro-1,3,5-triazinan je alicyklický nitramín
(vzorec 1), ktorý je nerozpustný vo vode a dobre rozpustný
napr. v acetóne (6,81 % pri 20 °C). Stykom so silnými
minerálnymi kyselinami (kyselina dusi ná, kyselina sírová
o koncentrácii nad 70 % rozkladá RDX na formaldehyd
a alšie nízkomolekulové produkty. V aka tejto vlastnosti
je takmer nemožné k jeho príprave použi nitra nú zmes10
obsahujúcu H2SO4. Výnimkou je príprava RDX
v prostredí olea (proces W). Preh ad základných fyzikálno
-chemických vlastností RDX je uvedený v tabu ke I.
Jeho prednos ou je pomerne dobrá chemická stabilita,
avšak nižšia v porovnaní s polynitroarénmi, ktoré majú
vysokú odolnos proti minerálnym kyselinám a vyššiu
odolnos proti pôsobeniu teplôt (za iatok tepelného rozkladu
RDX v pevnom stave je v rozmedzí 180 194 °C,
TNT nad 220 °C)11,12
. asto je porovnávaný aj s Pentritom,
s tým rozdielom, že je stabilnejší a menej citlivý.
Ú inok svetla má len nepatrný vplyv na zmenu vlastností
RDX. Pôsobením UV žiarenia dochádza na povrchu iba
k zmene farby z bielej na jasne žltú. Zmena farby súvisí so
zmenou kryštálovej štruktúry, avšak chemické a výbušné
vlastnosti zostávajú bez zmeny. S oh adom na polynitroarény
je RDX pomerne málo jedovatý, nevstrebáva sa pokožkou,
ale priamou inhaláciou. Hoci nepatrí medzi mutagénne
látky13
, jeho prítomnos v pitnej vode vzbudzuje
obavy, pretože po požití nepriaznivo ovplyv uje centrálny
nervový systém, gastrointestinálny trakt a obli ky14
. Toxicita
RDX sa prejavuje u udí, ktorí prichádzajú do kontaktu
s kontaminovanými pôdami a vodami, predovšetkým
v blízkosti vojenských priestorov (vdýchnutím prachu
alebo pitím kontaminovanej vody)1
. Po užití 25 až 180 mg
C-4 trhaviny (obsahujúcej 91 % RDX) sa prejavujú k e,
svalové zášklby, hyperaktívne reflexy, bolesti hlavy, silná
nevo nos a strata pamäti po as nieko kých hodín15,16
.
Odhadovaná smrte ná dávka RDX u loveka sa pohybuje
od 5 do 500 mg kg 1
(cit.17
). Obzvláš nebezpe ný je najmä
pre udí s epilepsiou v rodinnej anamnéze alebo pre
Vzorec 1
Chem. Listy 106, 88 94 (2012) Referát
92
5. Záver
Tento preh adný referát pojednáva o modernej vojenskej
výbušnine 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinane. Ide o toxickú
látku s chemickou stabilitou nižšou v porovnaní
s vysoko stabilnými polynitroarénmi. Jeho používanie je
úzko spojené s nepriaznivým dopadom na životné prostredie,
ke dochádza predovšetkým ku kontaminácii pôd
a povrchových vôd. Jeho prítomnos v pitnej vode prirodzene
vzbudzuje obavy, pretože po požití nepriaznivo
ovplyv uje centrálny nervový systém. Dôležitú úlohu preto
zohráva jeho dekontaminácia a rýchla, selektívna
a predovšetkým citlivá detekcia. V referáte sú zhrnuté
možnosti dekontaminácie a analytické techniky na stanovenie
RDX v rôznych matriciach. Efektívnym spôsobom
na detoxikáciu a dekontamináciu RDX v sú asnosti je
využitie technológie na priame zachytávanie pomocou
rastlín, o vyústi až do samotnej nekrózy rastliny. Táto
technológia predstavuje ekologickú alternatívu k zastaraným
fyzikálno-chemickým metódam. Pri výbere vhodnej
analytickej metódy sú dôležitými faktormi limitovaná tepelná
stabilita a nízky tlak pár RDX. K najpoužívanejším
inštrumentálnym technikám na stanovenie RDX patria
popri spektrálnym a elektrochemickým metódam v aka
vysokej citlivosti a selektivite separa né metódy.
Táto práca bola podporená Programom na podporu
mladých výskumníkov ( . 6406).
Zoznam symbolov a vysvetlenie skratiek
RDX 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinan, Royal Demolition
eXplosive
TNT 2,4,6-trinitrotoluén
ZVIN zerovalent nanoiron
HMX 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazokan, High
Melting Explosive
TG termogravimetry
DSC differential scanning calorimetry
DTA differential thermal analysis
STABIL Czech Vacuum Stability Test
PETN 2-aminoetyl dihydrogén fosfát
US EPA United States Environmental Protection
Agency
APCI atmospheric pressure chemical ionization
EGDN 1,2-dinitroxyetán, etylénglykoldinitrát
NG nitroglycerín
LC-ESI-MS liquid chromatography electrospray ionization
tandem mass spectrometry
GC-ECD gas chromatography with electron capture
detector
SPME-GC-MS solid-phase microextraction-gas chromatographic-mass
spectrometry
MEKC-UV micellar electrokinetic chromatography
with UV detection
MNX hexahydro-1-nitrózo-3,5-dinitro-1,3,5-
-triazín
DNX hexahydro-1,3-dinitrózo-5-nitro-1,3,5-
-triazín
TNX hexahydro-1,3,5-trinitrózo-1,3,5-triazín
CE-UV capillary electrophoresis with UV detec-
tion
SPME solid phase microextraction
IMS ion mobility spectrometry
HPLC-DAD high-performance liquid chromatography
with diode-array detection
DNT dinitrotoluén
LITERATÚRA
1. http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts78.html, stiahnuté 1.
september 2010
2. Bordeleau G., Savard, M. M., Martel R., Ampleman
G., Thiboutot S.: J. Contam. Hydrol. 98, 97 (2008).
3. Beller H., Madrid V., Hudson G. B., McNab W. W.,
Carlsen T.: Appl. Geochem. 19, 1483 (2004).
4. Herndl G. J., Reinthaler T., Teira E., van Aken H.,
Veth C., Pernthaler A., Pernthaler J.: Appl. Environ.
Microbiol. 71, 2303 (2005).
5. Zhao J. S., Paquet L., Halasz A., Hawari J.: Appl.
Microbiol. Biotechnol. 632, 187 (2003).
6. Davis J. L., Wani A. H., O’Neal B. R., Hansen L. D.:
J. Hazard. Mater. 112, 45 (2004).
7. Kitts C. L., Green C. E., Otley R. A., Alvarez M. A.,
Unkefer P. J.: Can. J. Microbiol. 46, 278 (2000).
8. Beller H. R., Tiemeier K.: Environ. Sci. Technol. 36,
2060 (2002).
9. Beller H. R.: Water Res. 36, 2533 (2002).
10. Urba ski T.: Chemie a technologie výbušnin 3.díl.
SNTL, Praha 1959.
11. Vila M., Mehier S., Lorber-Pascal S., Laurent F.: Environ.
Pollut. 145, 813 (2007).
Obr. 2. Absorp né spektrá produktov Berthelotovej reakcie86
ako funkcia koncentrácie RDX (maximum pri 631 nm);
1 mg l 1
, 2 mg l 1
, 4 mg l 1
, 8 mg l 1
, 16 mg l 1
,
24 mg l 1
400 600 800
, nm
1,2
A
0,8
0,4
0
TEXT 2
TEXT 3