مطالعه ترمودینامیکی واکنش های تجزیه ماده منفجره سیانوریک تری آزید با استفاده از نظریه تابعی چگالی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسنده

دانشکده شیمی، دانشگاه دامغان، دامغان، ایران

چکیده

سیانوریک­تری­آزید یک ترکیب آلی منفجره دوست­دار محیط زیست است که می­تواند به عنوان ماده منفجره اولیه در ساختار چاشنی­ها استفاده ­شود. تجزیه این ترکیب باعث تولید تعدادی از حدواسط­ های نایترنی پرانرژی می­ شود. این ترکیب هنگام انفجار در خلأ به نیتروژن مولکولی و سیانوژن تجزیه می­ شود. در این مطالعه، از نظریه تابعی چگالی (DFT) و روش B3LYP/6-311++G(2d,p) برای مطالعه ترمودینامیکی واکنش­های تجزیه سیانوریک­ تری ­آزید استفاده شد. ثابت­ های ترمودینامیکی مانند انرژی کل، انرژی درونی، انتالپی، انتروپی و انرژی آزاد گیبس برای این واکنش­ ها در حالت گازی و محلول محاسبه شد. گستره‌ای از حلال‌های با قطبیت گوناگون مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین، اثر دما بر ثابت­ های ترمودینامیکی واکنش ­ها­ بررسی شد. نتیجه ­ها نشان داد که واکنش­ های تجزیه سیانوریک ­تری ­آزید به حدواسط ­های نایترنی گرماگیر هستند؛ درحالی­ که تجزیه به سیانوژن به شدت گرمازا است. همه این واکنش­ ها با افزایش انتروپی (افزایش بی­نظمی) و کاهش انرژی آزاد گیبس (خودبخودی) همراه هستند. مقدار ∆G همه واکنش­ها با افزایش دما کاهش یافت که نشان­­ دهنده پیشرفت واکنش ­ها در دماهای بالاتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Agrawal J.P., “High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics”, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA., Weinheim (2010).
[2] Klapötke T.M., “Chemistry of High-Energy Materials”, 3rd ed., Walter De Gruyter GmbH, Berlin (2015).
[3] Brinck T., “Green Energetic Materials”, John Wiley & Sons, Inc., Chichester (2013).
[4] Appalakondaiah S., Vaitheeswaran G., Lebègue S., Structural, Elastic, Optical Properties and Quasiparticle Band Structure of Solid Cyanuric Triazide, Chem. Phys. Lett., 605-606:10-15 (2014).
[5] Laniel D., Downie L.E., Smith J.S., Savard D., Murugesu M., Desgreniers S., High Pressure Study of a Highly Energetic Nitrogen-Rich Carbon Nitride, Cyanuric Triazide, J. Chem. Phys., 141:234506 (2014).
[6] Anguang H., Fan Z., A Nitrogen-Rich C3N12 Solid Transformed from Cyanuric Triazide under High Pressure and Temperature, J. Phys. Condens. Matt., 22:505402 (2010).
[7] Korsunskiy B.L., Nedel’ko V.V., Zakharov V.V., Chukanov N.V., Chervonnyi A.D., Larikova T.S., Chapyshev S.V., Thermochemistry of Evaporation and Sublimation of 2,4,6-Triazido-1,3,5-Triazine, Propell. Explos. Pyrotech, 42:123-125 (2017).
[8] Lempert D., Chapyshev S., Kazakov A., Plishkin N., Shikhovtsev A., Yanovskii L., Thermochemical and Energy Characteristics di-, tri-, and Tetra-Azido-Substituted Azines as Gasifying Agents of Solid Fuels for Ramjet Engines, Combust. Explos. Shock Waves, 55:23-31 (2019).
[9] Chapyshev S.V., Six-Membered Aromatic Polyazides: Synthesis and Application, Molecules, 20: 19142-19171 (2015).
[10] Agrawal J.P., Hodgson R.D., “Organic Chemistry of Explosives”, John Wiley & Sons Inc., Chichester (2007).
[11] Matyas R., Pachman J., “Primary Explosives”, Heidelberg Springer-Verlag, Berlin (2013).
[12] Singh M.S., “Reactive Intermediates in Organic Chemistry: Structure, Mechanism, and Reactions”, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim (2014).
[13] Nedel’ko V.V., Korsunskii B.L., Larikova T.S., Chapyshev S.V., Chukanov N.V., Yuantsze S., Thermal Decomposition of 2,4,6-Triazido-1,3,5-Triazine, Russ. J. Phys. Chem. B, 10:570-575 (2016).
[14] Sato T., Narazaki A., Kawaguchi Y., Niino H., Bucher G., Grote D., Jens Wolff J., Henning Wenk H., Sander W., Generation and Photoreactions of 2,4,6-Trinitreno-1,3,5-triazine, a Septet Trinitrene, J. Am. Chem. Soc., 126:7846-7852 (2004).
[16] Zamani M., Keshavarz M.H., New NHNO2 Substituted Borazine-Based Energetic Materials with High Detonation Performance, Comput. Mater. Sci., 97:295-303 (2015).
[18] خان محمدی، آزاده. مطالعه نظری برهمکنش­ های مولکولی مشتق­ های بنزن پارا استخلاف­ شده با هیدروژن سیانید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)36: 21تا33 (1396).
[19] سلیمانی امیری، سمیه. بررسی ساختار، پایداری و راسمیزاسیون ایزومرهای تری‌آزا‌سیکلوهپتاتتراان‌ از دیدگاه محاسبه های نظری، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)39: 183تا196 (1399).
[20] نیکمرام، فرخ رویا. نجف پور، جمشید. شیخ، بهزاد. تغییر انرژی اتم ها در ایزومریزاسیون FOX-7، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)38: 145تا152 (1398).
[21] Singh B., Singh R., Singh B., Kumar D., Computational Investigation of Structure and Reactivity of Methyl Hydrazinecarbodithioate, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 37(2):117-131 (2018).
[22] He L., Dong W., Chuanming W., DFT Study on the Possible Intramolecular Rearrangement of four Monocyclic Monoterpenes, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 37(1):169-173 (2018).