那些“爆脾氣”的硝基化合物（下）

安利

當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月4日下午，黎巴嫩首都貝魯特港口發(fā)生巨大爆炸，造成嚴(yán)重人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)報(bào)道，爆炸是由港口區(qū)存放的2700噸硝酸銨引起的。能用于制作化肥的硝酸銨為何有這么大的破壞力？原來(lái)，它是“爆脾氣”的硝基化合物大家族中的一員。硝基是指硝酸（HNO3）分子中去掉一個(gè)羥基（OH-）后剩下的基團(tuán)。硝基（NO2+）與其他基團(tuán)相連的化合物稱為硝基化合物。比如這個(gè)家族中的“杠把子”梯恩梯—三硝基甲苯，屬于芳香族硝基化合物；含有氧-硝基的硝酸酯類化合物，如硝酸甘油，它既是炸藥，又是良藥；含有氮-硝基的硝胺類化合物，出了不少高能炸藥，如黑索今、奧克托今，CL-20（一種籠型多環(huán)硝胺）更是當(dāng)今可實(shí)際應(yīng)用的能量最高、威力最大的非核單質(zhì)炸藥。

5. 太恩

太恩（PETN）學(xué)名季戊四醇四硝酸酯。它比硝酸甘油多了一個(gè)硝基，所以威力更大；又因?yàn)樗姆肿咏Y(jié)構(gòu)對(duì)稱性好，所以是硝酸酯類炸藥中安定性最好的一個(gè)。它也與硝酸甘油一樣，可作為血管舒張藥，治療心絞痛。與TNT相比，它的威力較大，但安定性低，成為雷管、導(dǎo)爆索，乃至原子彈起爆配方中的常見(jiàn)成分。

6.黑索今

黑索今（RDX）學(xué)名環(huán)三亞甲基三硝胺，屬于分子中含有氮-硝基的硝胺類炸藥。這類炸藥的安定性介于芳香族硝化物炸藥與硝酸酯炸藥之間，能量較高，是綜合性能極佳的炸藥。1899年德國(guó)人亨寧首先合成黑索今，但最初設(shè)想是用于醫(yī)藥，后來(lái)發(fā)現(xiàn)其爆炸威力巨大—比硝酸甘油還猛烈，是同等質(zhì)量梯恩梯的1.5倍，而且容易起爆，最終被當(dāng)作炸藥使用。在原子彈出現(xiàn)以前，它是威力最大的炸藥。梯恩梯和黑索今以不同比例組成的黑梯炸藥，是運(yùn)用最廣泛的一種混合炸藥。

7.奧克托今

硝胺類炸藥分為氮雜環(huán)硝胺、脂肪族硝胺及芳香族硝胺三類。最重要的硝胺類炸藥是氮雜環(huán)硝胺中的黑索今及奧克托今。奧克托今（HMX）學(xué)名環(huán)四亞甲基四硝胺，它與黑索今為同系物，1941年從乙酸酐法制得的黑索今中被發(fā)現(xiàn)并分離出來(lái)。奧克托今的威力是梯恩梯的1.7倍，是目前單質(zhì)猛炸藥中爆炸性能最好的一種，且容易起爆、安定性較好。阻礙其廣泛使用的因素是其昂貴的價(jià)格，現(xiàn)僅用于高威力導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部、核武器的起爆裝藥和固體火箭推進(jìn)劑的生產(chǎn)。

8.特屈兒

特屈兒學(xué)名三硝基苯甲硝胺，分子中同時(shí)含有碳-硝基及氮-硝基，威力是梯恩梯的1.2倍左右，是常用猛炸藥的一種。在化學(xué)爆炸的過(guò)程中，根據(jù)反應(yīng)速率的快慢和化學(xué)反應(yīng)波的形式，分別會(huì)發(fā)生爆轟、爆燃和快速燃燒的現(xiàn)象。所謂猛炸藥最大的特征為爆炸的主要形式是爆轟，一旦被起爆，就會(huì)產(chǎn)生較高的爆速和強(qiáng)烈的破壞威力。

9.CL-20

現(xiàn)在對(duì)各種高能炸藥的研發(fā)方向，大都是把更多的硝基引入碳、碳-氮、氧-氮等分子骨架上，而且骨架部分往往采用帶有張力的環(huán)結(jié)構(gòu)，以便在環(huán)結(jié)構(gòu)解體的反應(yīng)中一下子釋放出更多的能量。比如六硝基六氮雜異伍茲烷（HNIW，俗稱CL-20）就是一種籠型多環(huán)硝胺，它是當(dāng)今可實(shí)際使用的能量最高、威力最大的非核單質(zhì)炸藥，是梯恩梯的2倍。1987年美國(guó)首次合成成功。我國(guó)是世界上第三個(gè)自主成功合成該炸藥的國(guó)家。因其造價(jià)昂貴，目前并未普及。

10.ONC

八硝基立方烷（ONC）已被證實(shí)是目前威力最大的常規(guī)碳?xì)涞躅愓ㄋ?，但由于合成非常?fù)雜，所能得到的晶型密度還不高。高能炸藥的研發(fā)方向，除了更多的硝基、更具張力的空間結(jié)構(gòu)，碳、氫元素還要盡可能少，比如ONC這種立方烷的氫就全部被硝基取代，使其爆炸后更多地產(chǎn)生氮?dú)?，以提高炸藥性能，減少污染?？茖W(xué)家還在探索全氮高能炸藥，能量水平理論上可達(dá)到10～100倍于梯恩梯的級(jí)別。1999年，美國(guó)首次合成全氮陽(yáng)離子（N5+）鹽；2018年，我國(guó)在世界上首次合成全氮陰離子（N5-）鹽。未來(lái)，科學(xué)家還要讓更多的氮原子手拉手連成一串。