El TKX-50 es un compuesto químico con la fórmula C₂H₈N₁₀O₄ ; es una sal de hidroxilamonio del 5,5′ - bistetrazolil - 1,1′-diolato que forma cristales incoloros y es un explosivo de alto rendimiento con un desempeño superior al del RDX y el HMX, además de ser más resistente a los estímulos mecánicos. También se considera una alternativa ecológica a varios explosivos convencionales. [ 1 ] [ 2 ]
Fue inventado por Niko Fischer, Dennis Fischer, Davin G. Piercey, Thomas M. Klapötke y Jörg Stierstorfer en el grupo de investigación de Klapötke en la LMU de Múnich . [ 3 ] Su desarrollo fue financiado por la LMU de Múnich, el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos (ARL), el Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería de Armamento (ARDEC), el Programa Estratégico de Investigación y Desarrollo Ambiental (SERDP) y la Oficina de Investigación Naval (ONR).
En 2014, el Ejército de los EE. UU. lo estaba preparando en lotes de 20 kg para evaluarlo como explosivo. [ 4 ]
Síntesis
El compuesto se prepara mediante la reacción de 5,5′-bistetrazolil-1,1′-diol (BTO) con hidroxilamina . El compuesto de partida BTO se puede obtener con relativa facilidad a partir de glioxal , hidroxilamina, cloro y azida de sodio . [ 5 ] [ 6 ]

Desde la síntesis inicial de TKX-50, varios grupos de investigación han mejorado la síntesis para hacerla más adecuada para la producción en masa, incluso mediante la adición de grupos protectores para hacer que los intermedios sean más seguros, [ 7 ] y el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos ha realizado múltiples pasos a través de una síntesis en un solo recipiente . [ 8 ]
Características
TKX-50 es un sólido cristalino sin punto de fusión. El compuesto se presenta en dos formas cristalinas polimórficas. Alrededor de 180 °C, se observa una transición de fase de segundo orden con un pequeño cambio de capacidad calorífica de aproximadamente 0,3 J Mol −1 ·K −1 , lo que resulta en una transformación de la forma cristalina de baja temperatura a una de alta temperatura. El sistema cristalino cambia de monoclínico con el grupo espacial P 2 1 /c a triclínico con el grupo espacial P 1. [ 9 ] El compuesto es térmicamente inestable. Las mediciones de DSC muestran una reacción de descomposición exotérmica por encima de 215 °C con un calor latente de descomposición de −2200 kJ kg −1 y −520 kJ mol −1 , respectivamente. [ 10 ] [ 11 ] La entalpía estándar de formación basada en mediciones de calorimetría de combustión es 473 kJ mol −1 . [ 12 ]
Propiedades explosivas
Se ha descubierto que el TKX-50 produce formulaciones fundidas con un rendimiento superior al de las que contienen HMX. [ 13 ] Su velocidad de detonación , presión de detonación de Chapman-Jouguet y densidad también son superiores a las del RDX . [ 1 ] [ 2 ]
Referencias
- 1 2 Badgujar, Dilip M.; Talawar, Mahadev B.; Mahulikar, Pramod P. (2017), "Revisión de materiales energéticos insensibles prometedores" (PDF) , Central European Journal of Energetic Materials , vol. 14, n.º 4, págs. 821–843 , doi : 10.22211/cejem/68905
- 1 2 Wilson, Elizabeth K. (10 de septiembre de 2012). "Los explosivos más seguros siguen teniendo un gran poder destructivo" . Chemical & Engineering News . Recuperado el 21 de enero de 2025 .
- ↑ Fischer, Niko; Fischer, Dennis; Klapötke, Thomas M.; Pierceya, Davin G.; Stierstorfer, Jörg (2012), "Superando los límites de los materiales energéticos: síntesis y caracterización del 5,5′-bistetrazol-1,1′-diolato de dihidroxilamonio", Journal of Materials Chemistry , vol. 22, n.º 38, págs. 20418–20422 , doi : 10.1039/C2JM33646D
- ↑ "¡Boom!" .
- ↑ Fischer, N.; Klapötke, TM; Reymann, M.; Stierstorfer, J.: Sales ricas en nitrógeno de 1H,1'H-5,5'-bitetrazol-1,1'-diol: materiales energéticos con alta estabilidad térmica en Eur. J. Inorg. Chem. 2013, 2167–2180, doi : 10.1002/ejic.201201192 .
- ↑ Patente estadounidense 9296664 , Thomas M. Klapötke, Niko Fischer, Dennis Fischer, Davin G. Piercey, Jörg Stierstorfer, Marius Reymann, "Composición energética activa que comprende una sal de dihidroxilamonio o una sal de diamonio de un bistetrazoldiol", emitida el 29 de marzo de 2016.
- ↑ Kwon, K.; Kim, S.; Lee, S.; Lee, WH: Síntesis segura y escalable de TKX-50 en propelentes Explos. Pyrotech. 2025, e12073, doi : 10.1002/prep.12073 .
- ↑ Patente estadounidense 9643937B1 , Reddy Damavarapu, Raja Duddu, "Proceso en un solo paso para la preparación de derivados de amonio e hidroxilamonio de bis 5,5′-tetrazol-1,1′-dihidróxido", emitida el 9 de mayo de 2017.
- ^ Zhipeng Lu, Xianggui Xue, Liya Meng, Qun Zeng, Yu Chi, Guijuan Fan, Hongzhen Li, Zengming Zhang, Fude Nie, Chaoyang Zhang: Transformación de fase sólido-sólido inducida por calor de TKX-50 en J. Phys. Química. C 121 (2017) 8262–8271, doi : 10.1021/acs.jpcc.7b00086 .
- ↑ Niu, Hu; Chen, Shusen; Shu, Qinghai; Li, Lijie; Jin, Shaohua (15 de septiembre de 2017), "Preparación, caracterización y evaluación del riesgo térmico de un explosivo polimérico unido a polímeros a base de 5,5′-bistetrazol-1,1′-diolato de dihidroxilamonio", Journal of Hazardous Materials , vol. 338, pp. 208–217 , doi : 10.1016/j.jhazmat.2017.05.040 , PMID 28558326
- ↑ Dilip Badgujar, Mahadev Talawar (2017), "Estudio térmico y de sensibilidad de formulaciones explosivas fundidas a base de 5,5′-bistetrazol-1,1′-diolato de dihidroxiamonio (TKX-50)", Propellants, Explosives, Pyrotechnics , vol. 42, n.º 8, págs. 883–888 , doi : 10.1002/prep.201600168
- ↑ D. Fischer, V. Golubev, TM Klapötke, J. Stierstorfer: Síntesis y caracterización de nuevos explosivos secundarios con alto contenido de nitrógeno . En: Tagungsband die 21. Kalorimetrietage : Braunschweig, 27.-29. Mayo de 2015 / Veranstalter Gesellschaft für Thermische Analyse e. V. , Physikalisch-Technische Bundesanstalt . ISBN 978-3-944659-02-2 ( Resumen ).
- ↑ Yu, Y.; Chen, S.; Li, T.; Jin, S.; Zhang, G.; Chen, M.; Li, L.: Estudio sobre una nueva formulación de municiones de alta energía e insensibles: alto explosivo fundido a base de TKX-50 en RSC Advances 2017, 31485-31492, doi : 10.1039/C7RA05182D .
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