Введение
Взрывоопасное химическое соединение
Пентаэритрит тетранитрат (PETN), также известный как ПЕНТ, пентил, ПЕНТА (ПЕНТА, преимущественно в русском языке), ТЕН (тетраэритрит нитрат), корпент или пентрит (или, редко и преимущественно в немецком языке, как нитропента), является взрывчатым веществом. Это нитратный эфир пентаэритритола, структурно очень похожий на нитроглицерин. Приставка "пента" указывает на пять атомов углерода в неопентановом скелете. PETN – чрезвычайно мощное взрывчатое вещество с фактором относительной эффективности 1,66. При смешивании с пластификатором PETN образует пластичное взрывчатое вещество. Вместе с РДХ он является основным компонентом Semtex и C4. PETN также используется в качестве вазодилататора для лечения определенных заболеваний сердца, таких как стенокардия.
История
Пентаэритриттетранитрат был впервые синтезирован и запатентован в 1894 году компанией Rheinisch Westfälische Sprengstoff A. G., производителем взрывчатых веществ из Кёльна, Германия. Производство ПЭТН началось в 1912 году, когда немецкое правительство запатентовало усовершенствованный метод его получения. ПЭТН применялся немецкой армией в Первой мировой войне, а также использовался в автоматических пушках MG FF/M и многих других системах вооружения Люфтваффе во Второй мировой войне.
Свойства
ПЭТН практически нерастворим в воде (0,01 г/100 мл при 50 °C), слабо растворим в обычных неполярных растворителях, таких как алифатические углеводороды (например, бензин) или тетрахлорометан, но растворим в некоторых других органических растворителях, особенно в ацетоне (около 15 г/100 г раствора при 20 °C, 55 г/100 г при 60 °C) и диметилформамиде (40 г/100 г раствора при 40 °C, 70 г/100 г при 70 °C). ПЭТН образует эвтектические смеси с некоторыми жидкими или расплавленными ароматическими нитросоединениями, например, тринитротолуолом (ТНТ) или тетрилом. Благодаря стерическим затруднениям, создаваемым соседними неопентиловыми группами, ПЭТН устойчив к воздействию многих химических реагентов; он не гидролизуется в воде при комнатной температуре или в слабощелочных водных растворах. Вода при температуре 100 °C и выше вызывает гидролиз до динитрата; присутствие 0,1% азотной кислоты ускоряет эту реакцию. Химическая стабильность ПЭТН представляет интерес в связи с его наличием в стареющем вооружении. Нейтронное излучение разлагает ПЭТН, образуя углекислый газ, а также некоторое количество пентаэритрит динитрата и тринитрата. Гамма-излучение повышает чувствительность ПЭТН к термическому разложению, снижает температуру плавления на несколько градусов Цельсия и вызывает набухание образцов. Как и другие нитратные эфиры, основным механизмом деградации является потеря диоксида азота; эта реакция автокаталитическая. Проводились исследования термического разложения ПЭТН. В окружающей среде ПЭТН подвергается биодеградации. Некоторые бактерии денитрируют ПЭТН до тринитрата, а затем до динитрата, который впоследствии подвергается дальнейшей деградации. ПЭТН обладает низкой летучестью и низкой растворимостью в воде, что обуславливает его низкую биодоступность для большинства организмов. Его токсичность относительно невысока, а трансдермальная абсорбция также незначительна.
Производство
Производство осуществляется посредством реакции пентаэритрита с концентрированной азотной кислотой с образованием осадка, который можно перекристаллизовать из ацетона для получения кристаллов, пригодных для обработки. Различные варианты метода, впервые опубликованного в патенте США 2,370,437 Акеном и Вивербергом (1945 год, Du Pont), лежат в основе всего современного коммерческого производства. ПЭТН производится многочисленными производителями в виде порошка или вместе с нитроцеллюлозой и пластификатором в виде тонких пластифицированных листов (например, Primasheet 1000 или Detasheet). Остатки ПЭТН легко обнаруживаются в волосах людей, работающих с ним. Наибольшее количество остатков сохраняется на темных волосах; некоторые остатки остаются даже после мытья.
В смесях
ПЭТН используется в ряде составов. Это основной компонент пластичной взрывчатки Semtex. Он также применяется в качестве компонента пентолита – смеси в соотношении 50/50 с тротилом. Экструдируемый взрывчатый состав XTX8003, используемый в ядерных боеголовках W68 и W76, представляет собой смесь из 80% ПЭТН и 20% Sylgard 182, силиконовой резины. Его часто флегматизируют добавлением 5–40% воска или полимеров (получая взрывчатые вещества со полимерной связью); в такой форме он используется в некоторых артиллерийских снарядах калибра до 30 мм, однако он не пригоден для снарядов большего калибра. Он также используется как компонент некоторых порохов и твердых ракетных топлив. Нефлегматизированный ПЭТН хранится и обрабатывается при содержании воды около 10%. ПЭТН в чистом виде нельзя отливать, так как он взрывно разлагается при незначительном превышении температуры плавления, но его можно смешивать с другими взрывчатыми веществами для получения литьевых смесей. ПЭТН может быть инициирован лазером. Импульс длительностью 25 наносекунд и энергией 0,5–4,2 джоуля от Q-коммутируемого рубинового лазера способен инициировать детонацию поверхности ПЭТН, покрытой алюминиевым слоем толщиной 100 нм, менее чем за полмикросекунды. Во многих областях применения ПЭТН был заменен ОКТ, который обладает большей термической стабильностью и более длительным сроком хранения. ПЭТН может применяться в некоторых типах ускорителей с рампой. Замена центрального атома углерода на кремний приводит к образованию Si PETN, который отличается чрезвычайной чувствительностью.
Террористическое использование
Десять килограммов ПЭТН были использованы при взрыве парижской синагоги в 1980 году. В 1983 году 307 человек погибли в результате взрыва грузовика, начиненного ПЭТН, в казармах в Бейруте. В 1983 году дом "Maison de France" в Берлине был почти полностью разрушен взрывом ПЭТН, осуществленным террористом Йоханнесом Вайнрихом. В 1999 году Альфред Хайнц Ремайр использовал ПЭТН в качестве основного заряда для четырнадцати самодельных взрывных устройств, которые он изготовил в неудачной попытке повредить Трансаляскинскую трубопроводную систему. В 2001 году Ричард Рид, член "Аль-Каиды", известный как "Бомбардировщик в обуви", использовал ПЭТН в подошве своей обуви при неудачной попытке взорвать рейс 63 авиакомпании American Airlines, следовавший из Парижа в Майами. Он планировал использовать твердый триацетон трипероксид (ТАТП) в качестве детонатора. 25 декабря 2009 года ПЭТН был обнаружен в нижнем белье Умара Фарука Абдулмуталлаба, "Бомбардировщика в нижнем белье", нигерийца, связанного с "Аль-Каидой" на Аравийском полуострове. По данным американских правоохранительных органов, он пытался взорвать рейс 253 авиакомпании Northwest Airlines, приближаясь к Детройту из Амстердама. Абдулмуталлаб безуспешно пытался взорвать, добавив жидкость из шприца, примерно ПЭТН, пришитый к его нижнему белью; однако в результате возник лишь небольшой пожар. В бомбе, найденной в Англии, содержалось ПЭТН, а в бомбе, найденной в Дубае, – ПЭТН. В отличие от этого, согласно эксперименту, проведенному съемочной группой BBC для имитации рождественского взрыва, совершенного Абдулмуталлабом, с использованием самолета Boeing 747, даже 80 граммов ПЭТН оказалось недостаточно для нанесения существенного ущерба фюзеляжу. 12 июля 2017 года 150 граммов ПЭТН было обнаружено в здании Законодательного собрания штата Уттар-Прадеш, самого густонаселенного штата Индии.
Обнаружение
В связи с терактами с использованием ПЭТН, в статье журнала Scientific American отмечается, что ПЭТН трудно обнаружить, поскольку он не легко испаряется в окружающий воздух. Также используются терагерцевые технологии, некоторые из которых внедрены в системы досмотра, преимущественно в авиационной сфере. ПЭТН – одно из взрывчатых веществ, представляющих интерес в этой области, и оно относится к распространенному семейству нитратных взрывчатых веществ, которые часто можно обнаружить одними и теми же методами. Одна из систем обнаружения, применяемых в аэропортах, предполагает анализ мазков, взятых у пассажиров и их багажа. Сканеры для досмотра тела, использующие радиочастотные электромагнитные волны, рентгеновские лучи низкой интенсивности или терагерцевые Т-лучи, способные обнаруживать предметы, спрятанные под одеждой, не получили широкого распространения из-за высокой стоимости, опасений по поводу задержек пассажиров и вопросов конфиденциальности. Обе посылки в заговоре с грузовым самолетом 2010 года были просканированы рентгеном, но бомбы не были обнаружены. Федеральное криминальное управление Германии получило копии рентгеновских снимков из Дубая, и следователь заявил, что немецкие специалисты также не смогли бы идентифицировать бомбу. В США были введены новые правила безопасности в аэропортах, в основном для защиты от ПЭТН. Контроль за пероральным приемом препарата пациентами осуществлялся путем определения концентрации в плазме нескольких продуктов его гидролиза – динитрата пентаэритрита, мононитрата пентаэритрита и пентаэритрита – с использованием газовой хроматографии-масс-спектрометрии.