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RDX

RDX (abreviatura de " Research Department eXplosive " o Royal Demolition eXplosive ) o hexógeno , [4] entre otros nombres, es un compuesto orgánico con fórmula (CH 2 N 2 O 2 ) 3 . Es de color blanco, inodoro e insípido, muy utilizado como explosivo . [5] Químicamente, se clasifica como una nitroamina junto con el HMX , que es un explosivo más energético que el TNT . Se utilizó ampliamente en la Segunda Guerra Mundial y sigue siendo común en aplicaciones militares .

El RDX se utiliza a menudo en mezclas con otros explosivos y plastificantes o flegmatizantes (desensibilizantes); es el agente explosivo del explosivo plástico C-4 y un ingrediente clave del Semtex . Es estable en almacenamiento y se considera uno de los explosivos militares más enérgicos y brillantes , [2] con un factor de efectividad relativa de 1,60.

Nombre

RDX también se conoce menos comúnmente como ciclonita , hexógeno (particularmente en ruso, francés, alemán y en idiomas de influencia alemana), T4 y, químicamente, como ciclotrimetileno trinitramina . [6] En la década de 1930, el Royal Arsenal , Woolwich , comenzó a investigar la ciclonita para usarla contra los submarinos alemanes que se estaban construyendo con cascos más gruesos. El objetivo era desarrollar un explosivo más energético que el TNT . Por razones de seguridad, Gran Bretaña denominó a la ciclonita "Explosivo del Departamento de Investigación" (RDX). [7] El término RDX apareció en los Estados Unidos en 1946. [8] La primera referencia pública en el Reino Unido al nombre RDX , o RDX , para usar el título oficial, apareció en 1948; sus autores fueron el químico gerente, ROF Bridgwater , el departamento de investigación y desarrollo químico de Woolwich, y el director de Royal Ordnance Factories , Explosives; nuevamente, se lo denominó simplemente RDX. [9]

Uso

Los armeros se preparan para cargar bombas de capacidad media de 450 kg (1000 lb) en el compartimiento de bombas de un Avro Lancaster B Mark III del Escuadrón No. 106 de la RAF en RAF Metheringham antes de una importante incursión nocturna en Frankfurt . Las letras estarcidas alrededor de la circunferencia de cada bomba dicen "RDX/TNT".

El RDX se utilizó ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial , a menudo en mezclas explosivas con TNT como Torpex , Composición B , Ciclotoles y H6. RDX se utilizó en uno de los primeros explosivos plásticos . Las cargas de profundidad de las bombas rebotantes utilizadas en el " Dambuters Raid " contenían cada una 6.600 libras (3.000 kg) de Torpex; [10] Las bombas Tallboy y Grand Slam diseñadas por Barnes Wallis también utilizaron Torpex.

Se cree que RDX se ha utilizado en muchos complots con bombas, incluidos complots terroristas .

RDX es la base de varios explosivos militares comunes:

Fuera de las aplicaciones militares, el RDX también se utiliza en demolición controlada para arrasar estructuras. [20] La demolición del puente Jamestown en el estado estadounidense de Rhode Island fue un caso en el que se utilizaron cargas con forma RDX para eliminar el tramo. [21]

Síntesis

Los químicos clasifican el RDX como un derivado de hexahidro-1,3,5-triazina . En entornos de laboratorio (las rutas industriales se describen a continuación por separado) se obtiene tratando la hexamina con ácido nítrico fumante blanco . [22]

Esta reacción de nitrolisis también produce bisoxadiazol , nitrato de amonio y agua como subproductos. La reacción general es: [22]

C 6 H 12 N 4 + 10 HNO 3 → C 3 H 6 N 6 O 6 + 3 CH 2 (ONO 2 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3 H 2 O

Las síntesis modernas emplean hexahidro triacil triazina ya que evita la formación de HMX. [23]

Historia

El RDX fue utilizado por ambos bandos en la Segunda Guerra Mundial . Estados Unidos produjo alrededor de 15.000 toneladas largas (15.000 t) por mes durante la Segunda Guerra Mundial y Alemania alrededor de 7.100 toneladas (7.000 toneladas largas) por mes. [24] El RDX tenía la principal ventaja de poseer una fuerza explosiva mayor que el TNT , utilizado en la Primera Guerra Mundial, y no requería materias primas adicionales para su fabricación. [24]

Alemania

RDX fue reportado en 1898 por Georg Friedrich Henning, quien obtuvo una patente alemana (patente No. 104280) para su fabricación mediante nitrólisis de hexamina ( hexametilentetramina ) con ácido nítrico concentrado. [25] [26] En esta patente, se mencionaron las propiedades médicas de RDX; sin embargo, otras tres patentes alemanas obtenidas por Henning en 1916 propusieron su uso en propulsores sin humo . [25] El ejército alemán comenzó a investigar su uso en 1920, refiriéndose a él como hexógeno. [27] Los resultados de la investigación y el desarrollo no se publicaron más hasta que Edmund von Herz, [28] descrito como ciudadano austriaco y más tarde alemán, obtuvo una patente británica en 1921 [29] y una patente estadounidense en 1922. [30] Ambas se iniciaron reivindicaciones de patentes en Austria; y describió la fabricación de RDX mediante nitración de hexametilentetramina . [29] [30] Las reivindicaciones de patente británica incluían la fabricación de RDX por nitración, su uso con o sin otros explosivos, su uso como carga explosiva y como iniciador. [29] La reivindicación de patente estadounidense se refería al uso de un dispositivo explosivo hueco que contenía RDX y una cápsula detonadora que contenía RDX. [30] En la década de 1930, Alemania desarrolló métodos de producción mejorados. [27]

Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania utilizó los nombres en clave W Salt, SH Salt, método K, método E y método KA. Estos nombres representaban las identidades de los desarrolladores de las diversas rutas químicas hacia RDX. El método W fue desarrollado por Wolfram en 1934 y le dio al RDX el nombre en clave "W-Salz". Utilizaba ácido sulfámico , formaldehído y ácido nítrico. [31] SH-Salz (sal SH) era de Schnurr, quien desarrolló un proceso por lotes en 1937-38 basado en la nitrólisis de hexamina. [32] El método K, de Knöffler, implicaba la adición de nitrato de amonio al proceso de hexamina/ácido nítrico. [33] El método E, desarrollado por Ebele, resultó ser idéntico al proceso de Ross y Schiessler que se describe a continuación. [34] El método KA, también desarrollado por Knöffler, resultó ser idéntico al proceso de Bachmann que se describe a continuación. [35]

Los proyectiles explosivos disparados por el cañón MK 108 y la ojiva del cohete R4M , ambos utilizados en los aviones de combate de la Luftwaffe como armamento ofensivo, utilizaban hexógeno como base explosiva. [36]

Reino Unido

En el Reino Unido (Reino Unido), el RDX fue fabricado a partir de 1933 por el departamento de investigación en una planta piloto en el Royal Arsenal en Woolwich, Londres , y se construyó una planta piloto más grande en RGPF Waltham Abbey en las afueras de Londres en 1939. [37] [38] En 1939 se diseñó una planta de escala industrial de dos unidades para instalarse en un nuevo sitio de 700 acres (280 ha), ROF Bridgwater , lejos de Londres y la producción de RDX comenzó en Bridgwater en una unidad en agosto de 1941. [37] [39] La planta de ROF Bridgwater trajo amoníaco y metanol como materias primas: el metanol se convirtió en formaldehído y parte del amoníaco se convirtió en ácido nítrico, que se concentró para la producción de RDX. [9] El resto del amoníaco se hizo reaccionar con formaldehído para producir hexamina. La planta de hexamina fue suministrada por Imperial Chemical Industries . Incorporó algunas características basadas en datos obtenidos de Estados Unidos (EE.UU.). [9] RDX se produjo agregando continuamente hexamina y ácido nítrico concentrado a una mezcla enfriada de hexamina y ácido nítrico en el nitrador. [9] El RDX fue purificado y procesado para su uso previsto; También se llevó a cabo la recuperación y reutilización de algo de metanol y ácido nítrico. [9] Las plantas de nitración de hexamina y purificación RDX se duplicaron (es decir, unidades gemelas) para proporcionar cierto seguro contra la pérdida de producción debido a incendio, explosión o ataque aéreo. [37]

El Reino Unido y el Imperio Británico lucharon sin aliados contra la Alemania nazi hasta mediados de 1941 y tuvieron que ser autosuficientes . En ese momento (1941), el Reino Unido tenía capacidad para producir 70 toneladas largas (71 t) (160.000 libras) de RDX por semana; Se esperaba que tanto Canadá , un país aliado y dominio autónomo dentro del Imperio Británico, como Estados Unidos suministraran municiones y explosivos, incluido el RDX. [40] En 1942, se pronosticó que las necesidades anuales de la Royal Air Force serían 52.000 toneladas largas (53.000 t) de RDX, gran parte de las cuales procedían de América del Norte (Canadá y Estados Unidos). [39]

Canadá

En Canadá, posiblemente en el departamento de química de la Universidad McGill , se encontró y utilizó un método de producción diferente al proceso de Woolwich . Esto se basó en la reacción de paraformaldehído y nitrato de amonio en anhídrido acético . [41] Robert Walter Schiessler (Universidad Estatal de Pensilvania) y James Hamilton Ross (McGill, Canadá) presentaron una solicitud de patente en el Reino Unido en mayo de 1942; la patente del Reino Unido se emitió en diciembre de 1947. [42] Gilman afirma que Ebele había descubierto de forma independiente el mismo método de producción en Alemania antes que Schiessler y Ross, pero que los aliados no lo sabían. [25] [41] Urbański proporciona detalles de cinco métodos de producción, y se refiere a este método como el método E (alemán). [34]

Producción y desarrollo en el Reino Unido, Estados Unidos y Canadá.

A principios de los años 1940, los principales fabricantes de explosivos estadounidenses, EI du Pont de Nemours & Company y Hercules , tenían varias décadas de experiencia en la fabricación de trinitrotolueno (TNT) y no tenían ningún deseo de experimentar con nuevos explosivos. US Army Ordnance tenía el mismo punto de vista y quería seguir usando TNT. [43] El RDX había sido probado por Picatinny Arsenal en 1929 y se consideraba demasiado caro y demasiado sensible. [40] La Marina propuso seguir utilizando picrato de amonio . [43] Por el contrario, el Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC), que había visitado el Royal Arsenal, Woolwich, pensó que eran necesarios nuevos explosivos. [43] James B. Conant , presidente de la División B, deseaba involucrar la investigación académica en esta área. Por lo tanto, Conant instaló un laboratorio de investigación de explosivos experimentales en la Oficina de Minas , Bruceton, Pensilvania , utilizando fondos de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD). [40]

método de lana

En 1941, la Misión Tizard del Reino Unido visitó los departamentos del Ejército y la Marina de los EE. UU. y parte de la información entregada incluía detalles del método "Woolwich" de fabricación de RDX y su estabilización mezclándolo con cera de abejas . [40] El Reino Unido pedía que Estados Unidos y Canadá, combinados, suministraran 220 toneladas cortas (200 t) (440.000 lb) de RDX por día. [40] William HP Blandy , jefe de la Oficina de Artillería , tomó la decisión de adoptar el RDX para su uso en minas y torpedos . [40] Dada la necesidad inmediata de RDX, la Artillería del Ejército de EE. UU., a petición de Blandy, construyó una planta que copió el equipo y el proceso utilizados en Woolwich. El resultado fue la Obra de Artillería del Río Wabash dirigida por EI du Pont de Nemours & Company. [44] En ese momento, esta obra contaba con la planta de ácido nítrico más grande del mundo. [40] El proceso de Woolwich era costoso: necesitaba 11 libras (5,0 kg) de ácido nítrico fuerte por cada libra de RDX. [45]

A principios de 1941, la NDRC estaba investigando nuevos procesos. [45] El proceso de Woolwich o nitración directa tiene al menos dos desventajas graves: (1) utiliza grandes cantidades de ácido nítrico y (2) se pierde al menos la mitad del formaldehído. Un mol de hexametilentetramina podría producir como máximo un mol de RDX. [46] Al menos tres laboratorios sin experiencia previa en explosivos recibieron instrucciones de desarrollar mejores métodos de producción para RDX; Tenían su sede en las universidades estatales de Cornell , Michigan y Pensilvania . [40] [a] Werner Emmanuel Bachmann , de Michigan, desarrolló con éxito el "proceso de combinación" combinando el proceso de Ross y Schiessler utilizado en Canadá (también conocido como el método E alemán) con la nitración directa. [35] [40] El proceso de combinación requería grandes cantidades de anhídrido acético en lugar de ácido nítrico en el antiguo "proceso Woolwich" británico. Idealmente, el proceso de combinación podría producir dos moles de RDX a partir de cada mol de hexametilentetramina. [46]

La vasta producción de RDX no podía seguir dependiendo del uso de cera de abejas natural para desensibilizar el RDX. En el Laboratorio de Investigación de Explosivos de Bruceton se desarrolló un estabilizador sustituto a base de petróleo. [40]

proceso de bachmann

El Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC) encargó a tres empresas que desarrollaran plantas piloto. Eran Western Cartucho Company, EI du Pont de Nemours & Company y Tennessee Eastman Company , parte de Eastman Kodak. [40] En Eastman Chemical Company (TEC), un fabricante líder de anhídrido acético, Werner Emmanuel Bachmann desarrolló un proceso de flujo continuo para RDX utilizando una mezcla de nitrato de amonio/ácido nítrico como agente nitrante en un medio de ácido acético y ácido acético. anhídrido. RDX fue crucial para el esfuerzo bélico y el actual proceso de producción por lotes era demasiado lento. En febrero de 1942, TEC comenzó a producir pequeñas cantidades de RDX en su planta piloto de Wexler Bend, lo que llevó al gobierno de EE. UU. a autorizar a TEC a diseñar y construir Holston Ordnance Works (HOW) en junio de 1942. En abril de 1943, RDX se fabricaba allí. [47] A finales de 1944, la planta de Holston y Wabash River Ordnance Works , que utilizaba el proceso Woolwich, producían 25.000 toneladas cortas (23.000 t) (50 millones de libras) de Composición B por mes. [48]

El proceso de Bachmann produce tanto RDX como HMX , y el producto principal está determinado por las condiciones de reacción específicas. [49]

Composiciones militares

La intención del Reino Unido en la Segunda Guerra Mundial era utilizar RDX "insensibilizados". En el proceso original de Woolwich, el RDX se flegmatizaba con cera de abejas, pero posteriormente se utilizó cera de parafina , basándose en el trabajo realizado en Bruceton. En caso de que el Reino Unido no pudiera obtener suficiente RDX para satisfacer sus necesidades, parte del déficit se cubrió sustituyendo el amatol , una mezcla de nitrato de amonio y TNT. [39]

Se decía que Karl Dönitz había afirmado que "un avión no puede matar a un submarino más que un cuervo puede matar a un topo ". [50] No obstante, en mayo de 1942 los bombarderos Wellington comenzaron a desplegar cargas de profundidad que contenían Torpex , una mezcla de RDX, TNT y aluminio, que tenía hasta un 50 por ciento más de poder destructivo que las cargas de profundidad llenas de TNT. [50] Se produjeron cantidades considerables de la mezcla RDX-TNT en Holston Ordnance Works, y Tennessee Eastman desarrolló un proceso automatizado de mezcla y enfriamiento basado en el uso de cintas transportadoras de acero inoxidable . [51]

Terrorismo

Se utilizó una bomba Semtex en el atentado del vuelo 103 de Pan Am (conocido también como Lockerbie) en 1988. [52] En el asesinato se utilizó un cinturón cargado con 700 g (1,5 libras) de explosivos RDX escondidos debajo de la vestimenta del asesino. del ex primer ministro indio Rajiv Gandhi en 1991. [53] Los atentados de Bombay de 1993 utilizaron RDX colocados en varios vehículos como bombas. RDX fue el componente principal utilizado en los atentados con bombas en los trenes de Mumbai en 2006 y en los atentados de Jaipur en 2008. [54] [55] También se cree que es el explosivo utilizado en los atentados con bombas en el metro de Moscú en 2010 . [56]

Se encontraron rastros de RDX en los restos de los bombardeos de apartamentos rusos en 1999 [57] [58] y los bombardeos de aviones rusos en 2004 . [59] Los informes del FSB sobre las bombas utilizadas en los atentados contra apartamentos de 1999 indicaron que, si bien el RDX no formaba parte de la carga principal, cada bomba contenía explosivo plástico utilizado como carga de refuerzo . [60] [61]

Ahmed Ressam , el bombardero Millennium de Al Qaeda , utilizó una pequeña cantidad de RDX como uno de los componentes de la bomba que preparó para detonar en el Aeropuerto Internacional de Los Ángeles en la víspera de Año Nuevo de 1999-2000; la bomba podría haber producido una explosión cuarenta veces mayor que la de un devastador coche bomba . [62] [63]

En julio de 2012, el gobierno de Kenia arrestó a dos ciudadanos iraníes y los acusó de posesión ilegal de 15 kilogramos (33 libras) de RDX. Según la policía de Kenia , los iraníes planeaban utilizar el RDX para "atacar objetivos israelíes, estadounidenses, británicos y de Arabia Saudita". [64]

RDX se utilizó en el asesinato del Primer Ministro libanés Rafic Hariri el 14 de febrero de 2005. [65]

En el ataque de Pulwama de 2019 en India, Jaish-e-Mohammed utilizó 250 kg de RDX de alta calidad . El ataque provocó la muerte de 44 miembros del personal de la Fuerza de Policía de Reserva Central (CRPF), así como del atacante. [66]

Dos cartas bomba enviadas a periodistas en Ecuador estaban disfrazadas de unidades flash USB que contenían RDX que detonaría al enchufarse. [67]

Estabilidad

RDX tiene un alto contenido de nitrógeno y una alta proporción de oxígeno a carbono (proporción O:C), los cuales indican su potencial explosivo para la formación de N 2 y CO 2 .

RDX sufre una transición de deflagración a detonación (DDT) en confinamiento y determinadas circunstancias. [68]

La velocidad de detonación de RDX a una densidad de 1,80 g/cm 3 es 8750 m/s. [69]

Comienza a descomponerse a aproximadamente 170 °C y se funde a 204 °C. A temperatura ambiente , es muy estable. Arde en lugar de explotar. Detona únicamente con un detonador , no siendo afectado ni siquiera por disparos de armas pequeñas . Esta propiedad lo convierte en un explosivo militar útil. Es menos sensible que el tetranitrato de pentaeritritol ( PETN ). En condiciones normales, RDX tiene una cifra de insensibilidad de exactamente 80 (RDX define el punto de referencia). [70]

RDX sublima en el vacío , lo que restringe o impide su uso en algunas aplicaciones. [71]

El RDX, cuando explota en el aire, tiene aproximadamente 1,5 veces la energía explosiva del TNT por unidad de peso y aproximadamente 2,0 veces por unidad de volumen. [51] [72]

RDX es insoluble en agua, con una solubilidad de 0,05975 g/L a una temperatura de 25 °C. [73]

Toxicidad

La toxicidad de la sustancia se estudia desde hace muchos años. [74] El RDX ha causado convulsiones (ataques) en el personal militar de campo que lo ingiere y en los trabajadores de municiones que inhalan su polvo durante su fabricación. Al menos una muerte se atribuyó a la toxicidad del RDX en una planta europea de fabricación de municiones. [75]

Durante la Guerra de Vietnam , al menos 40 soldados estadounidenses fueron hospitalizados con intoxicación por la composición C-4 (que es 91% RDX) desde diciembre de 1968 hasta diciembre de 1969. Los soldados usaban frecuentemente C-4 como combustible para calentar alimentos, y los alimentos generalmente se mezclaba con el mismo cuchillo que se usaba para cortar el C-4 en trozos pequeños antes de quemarlo. Los soldados estuvieron expuestos al C-4 ya sea por inhalación de los vapores o por ingestión, lo que fue posible gracias a que muchas partículas pequeñas adheridas al cuchillo se depositaron en los alimentos cocinados. El complejo de síntomas incluía náuseas, vómitos, convulsiones generalizadas y confusión y amnesia posictal prolongadas; lo que indicaba encefalopatía tóxica . [76]

La toxicidad oral de RDX depende de su forma física; en ratas, se encontró que la LD50 era de 100 mg/kg para el RDX en polvo fino y de 300 mg/kg para el RDX granulado grueso. [75] Se ha informado de un caso de un niño humano hospitalizado en estado epiléptico después de la ingestión de una dosis de 84,82 mg/kg de RDX (o 1,23 g para el peso corporal del paciente de 14,5 kg) en forma de "explosivo plástico". [77]

La sustancia tiene una toxicidad de baja a moderada y está clasificada como posible carcinógeno humano . [78] [79] [80] Sin embargo, se están realizando más investigaciones y esta clasificación puede ser revisada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). [81] [82] La remediación de los suministros de agua contaminados con RDX ha demostrado ser exitosa. [83] Se sabe que es una toxina renal en humanos y altamente tóxica para las lombrices de tierra y las plantas, por lo que los campos de pruebas del ejército donde se usó mucho RDX pueden necesitar someterse a una remediación ambiental. [84] Una investigación publicada a finales de 2017 ha planteado preocupaciones que indican que los funcionarios estadounidenses no han abordado correctamente la cuestión. [85]

Uso civil

El RDX se ha utilizado como rodenticida debido a su toxicidad. [86]

Biodegradación

El RDX es degradado por los organismos de los lodos de depuradora y por el hongo Phanaerocheate chrysosporium . [87] Tanto las plantas silvestres como las transgénicas pueden fitorremediar explosivos del suelo y el agua. [88] [89]

Alternativas

Se considera que FOX-7 es aproximadamente un reemplazo 1 a 1 de RDX en casi todas las aplicaciones. [90] [91]

Ver también

Notas

  1. ^ Estos no fueron los únicos laboratorios que trabajaron en RDX, el relato de Gilman de 1953 sobre el método Ross-Schiessler se basó en trabajos inéditos de laboratorios de las universidades de Michigan, Pensilvania, Cornell, Harvard, Vanderbilt, McGill (Canadá), Bristol (Reino Unido). ), Sheffield (Reino Unido), Pennsylvania State College y el departamento de investigación del Reino Unido.

Referencias

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Bibliografía

Otras lecturas

enlaces externos

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