Energetické materiály na bázi nitramidů

Abstract

Homolytická disociace vazby N-NO2 reprezentuje primární proces štěpení energetických materiálů pod vlivem tepelných účinku, nárazu, otřesu a elektrické jiskry. Štěpení vazby u nitramidů charakterizují jak homolytická vazebná disociační energie BDE(RCON-NO2), tak vazebná disproporcionační energie DISP(RCON-NO2), vyjádřená isodesmickou reakcí RCON-NO2 + SCON-H › RCON-H + SCON NO2, kde SCON NO2 je standardní nitramid (1-nitropiperidin-2-on, NPO). Tento typ virtuálního chemického výpočtu ruší efekty elektronové korelace, jenž doprovázejí teoretické výpočty volných radikálů. V této práci jsou homolyticky vazebná disociační energie BDE(RCON-NO2) a vazebná disproporcionační energie DISP(RCON-NO2) vypočteny pro 13 cyklických nitramidů DFT metodou B3LYP/6-311+G(d,p) a současně metodou DFT B3LYP/6-31G(d,p) byly vypočteny celkové náboje příslušných nitroskupin Q(NO2). Získané BDE a DISP energie byly korelovány s detonačními parametry jako čtverci detonačních rychlostí a detonačními teply. Získané vztahy umožňují detailnější popis závislostí mezi molekulární strukturou studovaných nitramidů a jejich výbušinářskými vlastnostmi.

Homolytic dissociation of the N-NO2 bond represents primary fission process of energetic materials under the influence of heat, impact, vibration and electric spark. The fission of nitramide bonds is characterized by homolytic bond dissociation energy BDE(RCON-NO2) or disproportionation bond energy DISP(RCON-NO2), which is expressed by an isodesmic reaction RCON-NO2 + SCON-H › RCON-H + SCON NO2, where SCON NO2 is a standard nitramide (1-nitropiperidin-2-on, NPO). This kind of virtual chemical calculation cancels the effect of electron correlation, accompanying the theoretical calculations of free radicals. In this thesis, the homolytic dissociation bond energy BDE(RCON-NO2) and disproportionation bond energy DISP(RCON-NO2) were evaluated for 13 cyclic nitramides using the DFT B3LYP/6-311+G(d,p) method and at the same time the total charges of corresponding nitro groups Q(NO2) were calculated by DFT B3LYP/6-31G(d,p) method. The evaluated BDE and DISP energies were correlated with detonation parameters as squares of detonation velocities and detonation heats. The resulting relationships allow a more detailed description of dependence between the molecular structure of evaluated nitramides and their explosive properties.