本Valsler

这周,我和弗朗西丝·艾迪生发生了爆炸性的不稳定反应。

弗朗西丝·艾迪生

C2N14的循环形式

2011年,研究人员小组德国慕尼黑大学的科学家宣布他们是第一个合成了一种不太可能的分子的人。这个化合物,我们叫它叠氮化物叠氮化物后面会讲到它由两个分子组成原子,不,以及惊人的14原子,使它的89.1%的重量氮和一个最富氮的有机化合物之一。

仅从这一描述来看,大多数化学家都会开始畏缩。看看叠氮氮化物的化学结构,并检查官能团之间电荷分布的极端不平等,它后来被称为有史以来最具爆炸性的化合物就不足为奇了。但是,正如你所预料的,事情并没有这么简单。

C2N14的开放形式

叠氮的“开放形式”

首先,来自慕尼黑大学的团队并不是第一个合成叠氮氮化物的团队,尽管他们是第一个正确识别叠氮化合物结构的团队。事实上,他们比美国早了整整50年;一个1961年申请的专利记录了一种合成C的开放形式的技术2N14该公司声称,在2011年发现的结构中,有第四个叠氮化物基取代了四氮唑环。然而,2013年进一步研究揭示了在室温下,第四个叠氮化物快速循环形成四氮唑,这意味着专利所描述的开放形式在他们使用的条件下实际上并不存在。

由于对结构的困惑,为这种化合物命名是一个挑战,这也许并不奇怪。它的学名是令人难以置信的朗朗上口的1-二氮代氨基酰基-5-叠氮四唑,虽然这个名字可能是准确的,但大多数研究人员更喜欢更短的名字。另一种选择是四氮化异氰化物,说起来容易得多;然而,由于这个名字来源于1961年发表的结构,它指的是在室温下不存在的第四个叠氮化物基。在文学作品之外,命名惯例的准确性不那么重要,许多人,包括我自己,都选择采用令人愉悦的诗意,如果不准确的话,名字Derek Lowe建议:叠氮。

大多数人更喜欢限制自己每天破坏一个光谱仪,但是,当你使用一种近90%的氮化合物时,这些都是你所承担的风险

那么,这真的是有史以来合成的最具爆炸性的化合物吗?这是有可能的。事实是,我们不能完全确定,因为没有人能够准确地测量它有多敏感,而不让它炸了他们的脸。2011年的论文试图进行冲击和摩擦测试,但发现即使是最小的载荷——0.25焦耳的冲击和1牛顿的摩擦——也足以引发爆炸分解。至少有一次,仅仅是用锅铲接触了化合物就导致了爆炸。研究小组得出的结论是,这种材料太敏感,无法安全处理,他们只是报告说,它的分解阈值远低于他们的读数,然后就把它留在那里了。

不幸的是,放弃压力测试并没有结束意外爆炸。在描述分子结构的同时,他们将少量晶体置于拉曼光谱仪内的150兆瓦激光下,当激光的能量足以引发另一次爆炸时,他们感到惊讶。也许最令人担忧的细节是其中一篇论文“化合物2在拉曼测量过程中引爆了几次”——大多数人更喜欢限制自己每天破坏一个光谱仪,但是,当你使用一种近90%的氮化合物时,这些都是你所承担的风险。

露天采石场发生爆炸

来源:©Shutterstock

综上所述,像叠氮肼这样极度不稳定的化合物有什么实际用途吗?1961年的专利表明,这种化合物可能适合作为初级雷管,这种物质用于少量引发更稳定的次级炸药的爆炸,可以批量处理,后来的调查也支持了这一建议。来自慕尼黑的研究小组计算出,该化合物的爆速比2,4,6-三叠氮三嗪快700米/秒左右,2,4,6-三叠氮三嗪是目前正在研究的一种可能替代工业上使用的叠氮化铅的绿色化合物。

然而,尽管它的能力在理论上可能有用,但在实践中,叠氮太不稳定,无法安全处理,因此不太可能在现实世界中找到任何实际应用。作为普通manbetx手机客户端3.0专栏作家德里克·劳他在给它命名的时候写道:“整个事物在不存在的边缘颤抖着。如果你想自己制造一些,那么你也处在根本不存在的边缘。”

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那是弗朗西丝·艾迪生的叠氮碘化物。下周是最后一周了化学元素播客2020年的圣诞节,我将看看圣诞节的独特口味之一,肉桂醛——如果名字没有透露出来的话,它是赋予肉桂风味和气味的化合物。它还被用作杀虫剂、抗菌剂和防腐蚀剂,在2020年的转折点上,它甚至被研究为一种潜在的Covid-19预防剂。

在那之前,用常用的方式联系:发邮件chemistryworld@rsc.org推特@chemistryworld.我是本·瓦尔斯勒,感谢收看。