Nová výbušnina trhá staré rekordy

Většina klasických výbušnin, jako je například trinitrotoluen (TNT), využívá chemického spojení organických nitroskupin bohatých na kyslík s uhlovodíkovou kostrou, která slouží jako palivo k oxidaci. Tento instantní molekulární balíček obou potřebných složek je po iniciaci schopen uskutečnit extrémně rychlou redoxní reakci za uvolnění velkého množství detonační energie, která je v případě TNT rovna 4247 kJ/kg. Obecným pravidlem pak je, že množství uvolněné energie roste s počtem nitroskupin, které se podaří do molekuly zabudovat. S jejich počtem však zároveň stoupá i nestabilita samotné molekuly. Dosavadní rekord pro sloučeniny s aromatickým jádrem tak představoval s šesti nitroskupinami hexanitrobenzen (HNH), syntetizovaný roku 1966, který však právě z důvodu nestability a citlivosti vůči vlhkosti nikdy nenalezl praktické použití.

Nová rekordní výbušnina TNTNB má šest nitroskupin, z toho tři navázané na aromatické jádro prostřednictvím aminoskupin.

Důležitý průlom tak v letošním roce znamenala úspěšná syntéza chemicky podobného 1,3,5-trinitro-2,4,6-trinitroaminobenzenu (TNTNB), ve kterém na rozdíl od HNH nejsou tři nitroskupiny spojeny s aromatickým jádrem přímo, ale prostřednictvím aminoskupin. Tento důmyslný chemický trik jednak zvýšil stabilitu této sloučeniny, jednak díky nové přítomnosti tří vysoce energetických vazeb dusík-dusík zvýšil i množství uvolněné energie až na rekordních 7179 kJ/kg, což je zřejmě doposud nejvyšší dosažená hodnota pro organické výbušniny vůbec. Látka se zároveň může chlubit i mimořádně vysokou detonační rychlostí 9510 m · s⁻¹, která trumfuje i jednu z nejsilnějších moderních výbušnin, známou pod zkratkou CL-20. Je navíc pravděpodobné, že tento úspěšný objev inspiruje chemiky k novým směrům pátrání po ještě energetičtějších materiálech.

Sun Q. et al: Sci. Adv., 2022, DOI: 10.1126/sciadv.abn3176