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 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.
Gewinnung und Darstellung 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.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, .
555px|Synthese
Eigenschaften 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.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, . 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. Die Standardbildungsenthalpie basierend auf Messungen mittels Verbrennungskalorimetrie beträgt 473 kJ·mol−1.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). Die Verbindung ist mechanisch empfindlich gegenüber Schlag und Reibung. Wichtige Explosionskennzahlen sind:
{| class="wikitable" |+ Explosionsrelevante Eigenschaften |Sauerstoffbilanz || −27,1 % |- |Explosionswärme || 6029 kJ·kg−1 % |- |Explosionstemperatur || 3957 K |- |Detonationsgeschwindigkeit || 9687 m·s−1 |- |Detonationsdruck || 425 kbar |- |Normalgasvolumen || 846 l·kg−1 |- |Schlagempfindlichkeit || 20 J |- |Reibempfindlichkeit || 120 N |- |Stahlhülsentest || Grenzdurchmesser 10 mm, Typ HErnst-Christian Koch: High Explosives, Propellants, Pyrotechnics, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston 2021, ISBN 978-3-11-066052-4, S. 659.
Verwendung 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.
Literatur 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 Mitteilung unter Forschung aktuell an der Universität München
Einzelnachweise
Kategorie:Tetrazol Kategorie:N-Hydroxy-Verbindung