Кіріспе
Жарылғыш химиялық қосылыс
Пентаэритрит тетранитраты (PETN), сондай-ақ ПЕНТ, пентил, ПЕНТА (ПЕНТА, негізінен орыс тілінде), ТЕН (тетраэритрит нитраты), корпент немесе пентрит (немесе сирек және негізінен неміс тілінде нитропента) деп аталады. Ол пентаэритриттің нитрат эфирі болып табылады және құрылымы жағынан нитроглицеринге өте ұқсас. "Пента" атауы неопентан қаңқасының бес көміртек атомын білдіреді. PETN – өте күшті жарылғыш материал, оның салыстырмалы тиімділік көрсеткіші 1,66-ға тең. PETN пластификатормен қосылғанда икемді жарылғыш затты құрайды. RDX-пен бірге ол Semtex және C4 құрамының негізгі компоненті болып табылады. PETN сонымен қатар кейбір жүрек ауруларын, мысалы, стенокардияны емдеу үшін қан тамырларын кеңейтетін дәрі ретінде де қолданылады.
Тарих
Пентаэритрит тетранитраты алғаш рет 1894 жылы жарылғыш заттар өндіруші Rheinisch Westfälische Sprengstoff A. G. компаниясы дайындап, патент алған. ПЕТН өндірісі 1912 жылы неміс үкіметі өндірістің жақсартылған әдісін патенттеген кезде басталды. ПЕТН Бірінші дүниежүзілік соғыста неміс әскері қолданды. Ол сондай-ақ MG FF/M автокөліктік зеңбіректерде және Екінші дүниежүзілік соғыста Люфтваффе-нің көптеген басқа да қару жүйелерінде пайдаланылды.
Қасиеттері
ПЕТН суда іс жүзінде ерімейді (0,01 г/100 мл 50 °C-та), алифалық көмірсутектер (бензин сияқты) немесе тетрахлорметан сияқты жалпы полярлы емес еріткіштерде нашар ерітеді, бірақ кейбір басқа органикалық еріткіштерде, әсіресе ацетонда (шамамен 20 °C-та 15 г/100 г, 60 °C-та 55 г/100 г) және диметилформамидте (40 °C-та ерітіндіде 40 г/100 г, 70 °C-та 70 г/100 г) жақсы ериді. ПЭТН кейбір сұйық немесе балқыған ароматикалық нитроқосылыстармен, мысалы тринитротолуен (ТНТ) немесе тетрилмен эвтектикалық қоспалар түзеді. Неопентил тәрізді жақын орналасқан топтың стерикалық кедергісіне байланысты ПЭТН көптеген химиялық реагенттердің әсеріне төзімді; ол бөлме температурасында суда немесе нашар сілтілік сулы ерітінділерде гидролизделмейді. 100 °C және одан жоғары температурадағы су динитратқа дейін гидролиздейді; 0,1% азот қышқылының болуы реакцияны жылдамдатады. ПЭТН-нің химиялық тұрақтылығы маңызды, өйткені ол ескірген қаруларда кездеседі. Нейтрон сәулеленуі ПЭТН-ді ыдыратады, көмірқышқыл газы және бірқатар пентаэритрит динитраты мен тринитраты түзіледі. Гамма сәулеленуі ПЭТН-нің жылулық ыдырауға сезімталдығын арттырады, балқу температурасын бірнеше градус Цельсийге төмендетеді және үлгілердің ісінуіне себеп болады. Басқа нитрат эфирлері сияқты, негізгі ыдырау механизмі – азот диоксидінің жоғалуы; бұл реакция автокатализдік болып табылады. ПЭТН-нің жылулық ыдырауы зерттелді. Қоршаған ортада ПЭТН биологиялық ыдырауға ұшырайды. Кейбір бактериялар ПЭТН-ді тринитратқа, содан кейін динитратқа дейін денитраттайды, одан әрі ыдырау орын алады. ПЭТН-нің ұшпалылығы және суда ерігіштігі төмен болғандықтан, көптеген организмдер үшін биожетімділігі де төмен. Оның уыттылығы салыстырмалы түрде төмен, сондай-ақ тері арқылы сіңуі де аз.
Өндіріс
Өндіріс пентаэритритолді шоғырланған азот қышқылымен реакцияға түсіру арқылы жүзеге асырылады, нәтижесінде тұнба пайда болады, оны ацетоннан қайта кристалдау арқылы өңдеуге қолайлы кристалдар алуға болады. Акен мен Вивербергтің (Du Pont, 1945 жыл) АҚШ патенті 2,370,437-де алғаш рет жарияланған әдістің түрлері қазіргі барлық коммерциялық өндірістің негізін құрайды. PETN көптеген өндірушілермен ұнтақ түрінде немесе нитроцеллюлоза және пластификатормен бірге жұқа пластикалық қабаттар (мысалы, Primasheet 1000 немесе Detasheet) түрінде өндіріледі. PETN қалдықтары онымен жұмыс істеген адамдардың шашынан оңай анықталады. Қалдықтардың ең жоғары деңгейде сақталуы қара шашта байқалады; жуғаннан кейін де қалдықтардың бір бөлігі сақталады.
Қоспаларда
ПЕТН көптеген құралымдарда қолданылады. Ол "Семтекс" пластикалық жарылғыш затының негізгі компоненті болып табылады. Сондай-ақ, ол ТНТ-мен 50/50 араластырылған пентолиттің құрамына да кіреді. W68 және W76 ядролық оқ-дәрілерінде қолданылатын XTX8003 экструзияланатын жарылғыш, 80% ПЕТН және 20% Сильгард 182 силикон резеңкесінен тұрады. Ол көбінесе 5–40% балауыз қосу арқылы немесе полимерлермен (полимер байланыс жарылғыш заттарды жасау үшін) флегматизацияланады; осы формада ол 30 мм калибрге дейінгі артиллериялық оқтарда қолданылады, бірақ одан жоғары калибрлерге жарамсыз. Ол сондай-ақ кейбір қару ұстау құралдарының және қатты отынды ракеталардың құрамына кіреді. Флегматизацияланбаған ПЕТН шамамен 10% сумен сақталады және қолданылады. ПЕТН өзі балқу температурасынан сәл жоғары температурада жарылыспен ыдырайтындықтан, оны құюға болмайды, бірақ оны басқа жарылғыш заттармен араластырып, құюға болатын қоспаларды жасауға болады. ПЕТН лазер арқылы іске қосылуы мүмкін. Q-свиттелген рубин лазерінен шығарылатын 25 наносекундтік импульс, 0,5–4,2 джоуль энергиямен, 100 нм қалыңдықтағы алюминий қабатымен жабылған ПЕТН бетінің жарылуын жарты микросекундтан кем уақытта бастауы мүмкін. ПЕТН көптеген қолданыстарда термиялық тұрақтылығы жоғары және ұзақ сақталу мерзіміне ие RDX-қа алмастырылды. ПЕТН кейбір RAM үдеткіштерінің түрлерінде қолданылуы мүмкін. Орталық көміртек атомын кремниймен алмастыру өте сезімтал Si PETN-ді тудырады.
Террористік мақсатта пайдалану
1980 жылы Париж синагогасындағы жарылысқа 10 кг ПЕТН қолданылған. 1983 жылы Бейрут казармасында ПЕТН-мен толтырылған жүк көлігі жарылып, 307 адам қаза тапты. 1983 жылы Берлиндегі "Maison de France" үйі террорист Йоханнес Вайнрихтың ПЕТН-ді жарытуынан дерлік толығымен құлдырап қалды. 1999 жылы Альфред Хайнц Ремейр ПЭТН-ді өзі жасаған он төрт импровизациялық жарылғыш құрылғысының негізгі заряды ретінде пайдаланды, ол Транс-Аляска құбыр желісіне нұқсан келтіруге жасалған сәтсіз әрекет болатын. 2001 жылы "Аяқ киімдегі бомбалаушы" деп аталған Аль-Каида мүшесі Ричард Рид, Парижден Майамиге бағытталған American Airlines рейсінің 63-ші нөмірін жарылудан сақтауға тырысып, аяқ киімінің ішкі жағына ПЕТН салды. Ол қатты триацетон трипероксидін (ТАТП) детонатор ретінде қолдануды жоспарлаған. 2009 жылдың 25 желтоқсанында "Іш киімдегі бомбалаушы" Умар Фарук Абдулмуталлабтың іш киімінен ПЕТН табылды, ол Араб түбегіндегі "Әл-Қаида" тобымен байланысы бар Нигерия азаматы еді. АҚШ құқық қорғау органдарының мәліметінше, ол Амстердамнан Детройтке келе жатқанда Northwest Airlines рейсінің 253-ші нөмірін жарылудан сақтауға тырысқан. Абдулмуталлаб шприцтен сұйықтық құйып, іш киіміне тігілген ПЕТН-ді жарытуға әрекеттенді, бірақ сәтті болмады, нәтижесінде шағын өрт шықты. Англияда табылған бомбада ПЕТН болды, ал Дубайда табылған бомбада да ПЕТН болды. Алайда, BBC деректі фильмдер тобының Боинг 747 ұшағын пайдаланып Абдулмуталлабтың Рождество күнгі жарылысын модельдеуге арналған эксперименті көрсеткендей, тіпті 80 грамм ПЕТН ұшақ корпусына елеулі зақым келтіруге жеткіліксіз болды. 2017 жылдың 12 шілдесінде Үндістанның ең көп халқы бар штаты Уттар-Прадеш штатының Ассамблеясынан 150 грамм ПЕТН табылды.
Анықтау
Террористердің ПЕТН бомбасын жасау жоспарларынан кейін, "Scientific American" журналында ПЕТН-ді анықтау қиын екені айтылды, себебі ол қоршаған ауаға оңай буланып кетпейді. Сондай-ақ, терагерц сәулелері, олардың бір бөлігі әуе саяхатында, қоғамдық тексеруде қолданылған. ПЕТН – осы салада зейін қоятын жарылғыш химиялық заттардың бірі және ол нитрат негізіндегі, көптеген жарылғыш химиялық заттардың тобына жатады, оларды көбінесе бірдей сынақтармен анықтауға болады. Әуежайларда қолданылатын бір анықтау жүйесі жолаушылар мен олардың багаждарынан алынған сынамаларды талдауды қамтиды. Киімнің астына жасырылған заттарды анықтай алатын радиожиілікті электромагниттік толқындарды, аз қарқынды рентген сәулелерін немесе терагерц жиілікті Т-сәулелерін пайдаланатын толық денеге сканерлеу құрылғылары, құны жоғары болғандықтан, саяхатшылардың кешігуіне және жеке құпияға қатысты алаңдаушылықтар тудырғандықтан кеңінен қолданылмайды. 2010 жылғы жүк ұшағына жасалған бомбалық шабуылға қатысты екі парцель де рентгенге түсірілген, бірақ бомбалар анықталмаған. Германияның Федералдық қылмыстық полициясы Дубайдағы рентген суреттерінің көшірмелерін алды, және тергеушілердің сөзіне қарағанда, неміс қызметкерлері де бомбаны анықтай алмаған. АҚШ-та ПЕТН-нен қорғану мақсатында, әуежайларда жаңа қауіпсіздік шаралары енгізілді. Пациенттердің ауыздан қабылдаған дәрілерін бақылау үшін, оның бірнеше гидролиз өнімдері – пентаэритрит динитраты, пентаэритрит мононитраты және пентаэритрит плазмадағы деңгейі газ хроматографиялық массалық спектрометрия арқылы анықталды.