Octanitrocubano

De Wikipedia, la enciclopedia libre
 
Octanitrocubano
Nombre IUPAC
Octanitrocubane
General
Otros nombres ONC
Fórmula semidesarrollada C8N8O16
Fórmula estructural C8(NO2)8
Fórmula molecular ?
Identificadores
Número CAS 99393-63-2[1]​
InChI=InChI=1S/C8N8O16/c17-9(18)1-2(10(19)20)5(13(25)26)3(1,11(21)22)7(15(29)30)4(1,12(23)24)6(2,14(27)28)8(5,7)16(31)32
Key: URIPDZQYLPQBMG-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Densidad 1980 kg/m³; 1,98 g/cm³
Masa molar 464,13 g/mol
Compuestos relacionados
cubano cubano
Heptanitrocubano heptanitrocubano
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
[editar datos en Wikidata]

El octanitrocubano es un sólido blanco, estable (temperatura de descomposición mayor 200 °C[2]​), moderadamente soluble en hexano y soluble en solventes orgánicos polares.

Historia[editar]

El octanitrocubano se sintetizó por primera vez en 1999 en la Universidad de Chicago, el equipo de Philip E. Eaton y Mao-Xi Zhang en colaboración con Richard Gilardi del Naval Resaerch Laboratory en Washington D. C..[2]​ Eaton había sido el primero en sintetizar el hidrocarburo cubano en 1964.

Propiedades[editar]

La molécula tiene un esqueleto de ocho átomos de carbono que forman un cubo. Cada átomo de carbono está unido a otros tres átomos de carbono y a un grupo nitro. Es un derivado del hidrocarburo cubano, donde todos los átomos de hidrógeno, ocho, han sido sustituidos por un grupo nitro; esto lo convierte en uno de los pocos compuestos de la química orgánica que no contiene hidrógeno.

Se caracteriza por ser un compuesto altamente energético; su velocidad de detonación es de 9,90 km·s-1 mientras que la reacción de descomposición es altamente exotérmica, dada la formación de doce moles gaseosos:[2]​ (véase ecuaciones de Kamlet-Jacobs).

C8(NO2)8 = 8 CO2 + 4 N2; ΔHrxn = – 3475 kJ/mol

La presión de detonación es de 489 kbar o 482,60 atm,[3]​ la cual es un 24 y 40 por ciento mayor a la de HMX y RDX respectivamente. La temperatura de explosión es de 5800 °C y el volumen de gas 611 dm³/kg o 283,5 dm³/mol.[4]​

La densidad calculada oscila entre 2,135 y 2,137 g/cm³, mientras que el dato experimental por difracción de rayos X es de 1,979 g/cm³. Esta gran diferencia se puede explicar a partir de la existencia de polimorfismos en la red cristalina, siendo el compuesto analizado uno de menor empacamiento.[5]​

Algunos parámetros estructurales calculados experimentalmente (rayos X) y a través de modelos moleculares (RHF y B3LYP).[5]​[6]​

Distancias de enlace (Armstrong)
Rayos X RHF B3LYP
C – C 1,561 1,551 1,564
C – N 1,478 1,461 1,482
N – O 1,204 1,183 1,220
Ángulos de enlace (grados)
Rayos X RHF B3LYP
O – N – O 128,0 129,1 128,9
N – C – C 136,2 137,8 137,4

Algunas propiedades electromagnéticas:[7]​

Afinidad electrónica = 3,43 eV.
Energía de ionización = 10,54 eV.
Energía orbital LUMO = – 5,35 eV.
Energía orbital HOMO = – 8,60 eV.

Factores como la gran entalpía de descomposición y las altas estabilidad y densidad predicen, según las ecuaciones de Kamlet-Jacobs, que este compuesto es un explosivo muy potente. No obstante, las diferentes rutas de síntesis son complejas y están lejos de poder ser aplicadas para una producción a gran escala.

Síntesis[editar]

Aunque se prevé que el octanitrocubano sea uno de los explosivos más eficaces, la dificultad de su síntesis inhibe el uso práctico. La síntesis de Philip Eaton fue larga y difícil, y se requiere cubano (algo ya de por sí dificultoso) como punto de partida. Como resultado, el octanitrocubano es más caro en peso que el oro.[8]​ Un camino propuesto para su síntesis es la ciclotetramerización del dinitroacetileno, aún por concretar y que es presumiblemente inestable.[9]​

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. ↑ Número CAS
  2. ↑ a b c P. E. Eaton, M. Zhang, R. Gilardi, N. Gelber, S. Iyer, R. Surapaneni. Octanitrocubane: A new nitrocarbon. Propellants, Explosives & Pyrotechnics 27, 1 – 6 (2002).
  3. ↑ «Copia archivada». Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 24 de junio de 2012. 
  4. ↑ Oktanitrokuban, polynitrokubany. «Copia archivada» (en cz). Archivado desde el original el 9 de marzo de 2011. Consultado el 24 de junio de 2012. 
  5. ↑ a b D. A. Hrovat, W. T. Borden, P. E. Eaton, and B. Kahr. "A computational study of the interactions among the nitro groups in octanitrocubane", J. Am. Chem. Soc. 123, 1289 – 1293 (2001)
  6. ↑ http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/lib-www/la-pubs/00319493.pdf
  7. ↑ J. Kortus, M. R. Pederson, S. L. Richardson. "Density functional-based prediction of the electronic, structural, and vibrational properties of the energetic molecule: octanitrocubane". Chem. Phys. Lett. 322, 224 – 230 (2000)
  8. ↑ http://www.wiley-vch.de/books/sample/3527302409_c01.pdf
  9. ↑ «Copia archivada». Archivado desde el original el 13 de abril de 2013. Consultado el 24 de junio de 2012. 

Bibliografía[editar]

  • M. Zhang, P. E. Eaton, R. Gilardi. Hepta- and Octanitrocubanes. Angew. Chem. Int. Ed. 39, 401 – 404 (2000).
  • K. A. Lukin, J. Li, P.E. Eaton, N. Kanomata, J. Hain, E. Punzalan, R. Gilardi. Synthesis and chemistry of 1,3,5,7-tetranitrocubane including measurements of its acidity, formation of o-nitro anions, and the first preparations of pentanitrocubane and hexanitrocubane. J. Am. Chem. Soc. 119, 9591 – 9602 (1997).
  • P. E. Eaton, Y. Xiong, R. Gilardi. Systematic substitution on the cubane nucleus. Synthesis and properties of 1,3,5-trinitrocubane and 1,3,5,7-tetranitrocubane. J. Am. Chem. Soc. 115, 10195 – 10202 (1993).
  • K. A. Lukin, J. Li, P. E. Eaton. Direct metalation of 1,3,5,7-tetranitrocubane with amides of tin and lead. Preparation and chemistry of o-nitrostannanes and o-nitroplumbanes in the cubyl series. J. Org. Chem. 62, 8490 – 8496 (1997).

Enlaces externos[editar]

Obtenido de «https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Octanitrocubano&oldid=153009681»