Формула перекиси ацетона. Разложение перекиси ацетона
Перекиси ацетона представляют собой класс неорганических соединений, образующихся при взаимодействии ацетона с перекисью водорода в присутствии кислотных катализаторов. Они отличаются высокой взрывоопасностью и чувствительностью к внешним воздействиям.
Общие сведения о перекисях ацетона
В основном образуется триперекись ацетона, реже - диперекись. При определенных условиях могут получаться перекиси более высокой степени олигомеризации. Отличаются хорошей растворимостью в органических растворителях (эфирах, ацетоне), практически нерастворимы в воде.
При хранении вне герметичной упаковки перекиси ацетона имеют свойство постепенно разлагаться и улетучиваться. Кроме того, они обладают очень высокой чувствительностью к трению, ударам, нагреву, открытому пламени, электрическим разрядам.
Перекиси ацетона способны взрываться даже от слабого толчка или искры, поэтому работа с ними требует предельной осторожности.
Строение молекулы
Триперекись ацетона имеет циклическую структуру с шестью пероксидными группами и шестью метильными радикалами. Диперекись отличается меньшим размером цикла и числом пероксидных мостиков.
При взрывном разложении из одной молекулы триперекиси образуются три молекулы ацетона и одна молекула озона. Выделяющееся при этом тепло составляет около 67% от теплоты взрыва тротила.
Получение перекисей ацетона
Для синтеза перекисей берут ацетон, перекись водорода и минеральную кислоту в качестве катализатора (чаще всего серную). Соотношение компонентов подбирают таким образом, чтобы получалась преимущественно триперекись.
Реакцию проводят при пониженной температуре и тщательном перемешивании. Образующийся осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Для очистки используют перекристаллизацию из органических растворителей.
Применение перекисей ацетона
В промышленности перекиси ацетона применения практически не нашли из-за их высокой опасности. Тем не менее, они иногда используются террористами для изготовления самодельных взрывных устройств. Рецепты синтеза перекисей легко доступны в интернете.
Крайняя нестабильность перекисей ацетона делает процесс изготовления бомб кустарным способом чрезвычайно рискованным. Небольшая оплошность или случайность может привести к преждевременному срабатыванию взрывного устройства.
Тем не менее, несмотря на опасность, перекиси ацетона периодически применяются в террористических целях из-за трудностей их обнаружения стандартными детекторами.
Методы обнаружения перекисей ацетона
Стандартные детекторы взрывчатых веществ, основанные на обнаружении азотсодержащих соединений, не способны определить перекиси ацетона. Для их надежного выявления применяют специальные газоанализаторы.
Принцип действия газоанализаторов
В газоанализаторах используется метод ионной мобильной спектрометрии. При этом ионы перекисей ацетона при облучении бета-излучением образуют характерные спектры, по которым однозначно определяется их присутствие.
Преимущества газоанализаторов
- Высокая чувствительность - способны уловить следовые количества вещества.
- Селективность - однозначная идентификация перекисей ацетона.
- Быстродействие - результат за доли секунды.
- Простота эксплуатации - не требуют специальной подготовки.
Меры предосторожности при работе с перекисями ацетона
Из-за чрезвычайной нестабильности перекисей ацетона, обращение с ними требует строгого соблюдения мер предосторожности:
- Проводить все операции в вытяжном шкафу, использовать средства индивидуальной защиты.
- Исключить контакт с веществами-катализаторами (переходные металлы и их соли).
- Избегать ударов, трения, нагревания, образования искр.
- Хранить перекиси в инертной атмосфере при отрицательных температурах.
Даже незначительное нарушение правил безопасности может привести к трагическим последствиям.
Новые тенденции применения перекисей ацетона
Несмотря на свою опасность, перекиси ацетона иногда находят применение в качестве имитаторов наркотических и взрывчатых веществ при дрессировке служебных собак.
Имитаторы на основе перекисей
В Европе для этих целей используется специальный спрей, основу которого составляет раствор перекисей ацетона в изопропиловом спирте. Такая форма выпуска позволяет безопасно имитировать запах взрывчатки при обучении кинологов.
Принцип действия имитаторов на основе перекисей ацетона
При распылении имитатора на основе перекисей происходит быстрое испарение изопропилового спирта. На поверхности остается лишь небольшое количество активного вещества, которого достаточно, чтобы специально обученная собака почувствовала характерный запах.
Преимущества имитаторов
Использование имитаторов вместо реальных наркотических и взрывчатых веществ при дрессировке кинологов имеет ряд важных преимуществ:
- Безопасность - отсутствует риск отравления или взрыва
- Удобство транспортировки и хранения
- Стандартизация состава и концентрации активного вещества
- Доступность и низкая стоимость
Обучение поисковых собак
Имитаторы на основе перекисей ацетона активно применяются на заключительных этапах подготовки поисковых собак в кинологических центрах Европу и США. Это позволяет выработать у собак стойкий и селективный поисковый рефлекс.
Перспективы использования перекисей ацетона
Новые области применения перекисей ацетона могут быть связаны с созданием высокочувствительных сенсорных систем. Например, "электронный нос" на основе перекисей способен улавливать минимальные следы взрывчатых веществ в воздухе.
Сенсорные системы на основе перекисей
Помимо имитаторов запаха наркотиков и взрывчатки, перекиси ацетона могут использоваться в составе сенсорных элементов для химического анализа. Их высокая реакционная способность обеспечивает предельную чувствительность таких сенсоров.
Принцип работы сенсоров на основе перекисей ацетона
Действие таких сенсоров основано на регистрации тепловых эффектов окислительно-восстановительных реакций перекисей. При взаимодействии с определяемым веществом происходит либо разложение, либо отщепление кислорода от молекулы перекиси.
Термохимические сенсоры
Наибольшее распространение получили термохимические сенсоры на основе перекисей ацетона, в которых регистрируется выделяющееся количество теплоты. Это позволяет с высокой точностью идентифицировать вещества по тепловому следу.
Оптические сенсоры
Перспективно создание оптических сенсоров, использующих хемилюминесценцию при разложении перекисей. Интенсивность и спектральные характеристики излучения несут информацию об анализируемом образце.
Ограничения по использованию перекисей ацетона
Несмотря на открывающиеся возможности, применение перекисей ацетона серьезно ограничено их исключительной нестабильностью и опасностью. Любая оплошность при обращении с ними чревата тяжелыми последствиями.
Требования к персоналу
Работа с перекисями ацетона допускается только для квалифицированного персонала с соблюдением жестких мер предосторожности. Неосторожное обращение даже с малыми количествами перекисей может привести к трагедии.