Hexogen

RDX ⓘ
	; RDX-Kristall
Bezeichnungen
	Bevorzugter IUPAC-Name 1,3,5-Trinitro-1,3,5-triazinane
	Andere Namen 1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazin; RDX; Cyclonit, Hexogen; 1,3,5-Trinitro-1,3,5-Triazacyclohexan; 1,3,5-Trinitrohexahydro-s-triazin; Cyclotrimethylenetrinitramin; Hexahydro-1,3,5-Trinitro-s-triazin; Trimethylentrinitramin; Hexolith
Kennzeichnungsmittel
CAS-Nummer	121-82-4 ;
3D-Modell (JSmol)	Interaktives Bild;
ChEBI	CHEBI:24556 ;
ChemSpider	8177 ;
PubChem CID	8490;
UNII	W91SSV5831 ;
UN-Nummer	0072, 0391, 0483
	InChI InChI=1S/C3H6N6O6/c10-7(11)4-1-5(8(12)13)3-6(2-4)9(14)15/h1-3H2 Schlüssel: XTFIVUDBNACUBN-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C3H6N6O6/c10-7(11)4-9-5(8(12)13)3-6(2-4)9(14)15/h1-3H2 Schlüssel: XTFIVUDBNACUBN-UHFFFAOYAY;
	SMILES C1N(CN(CN1[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-];
Eigenschaften
Chemische Formel	C3H6N6O6
Molekulare Masse	222,117 g-mol-1
Erscheinungsbild	Farblose oder gelbliche Kristalle
Dichte	1,858 g/cm3
Schmelzpunkt	205,5 °C (401,9 °F; 478,6 K)
Siedepunkt	234 °C (453 °F; 507 K)
Löslichkeit in Wasser	unlöslich
Explosive Daten
Schockempfindlichkeit	Gering
Reibungsempfindlichkeit	Gering
Detonationsgeschwindigkeit	8750 m/s
RE-Faktor	1.60
Gefahren
	Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (OHS/OSH):
Hauptgefahren	Explosiv, detoniert bei Kontakt mit Quecksilberfulminat, hochgiftig
	GHS-Kennzeichnung:
Piktogramme
Signalwort	Gefahr
Gefahrenhinweise	H201, H301, H370, H373
Sicherheitshinweise	P210, P250, P280, P370, P372, P373, P501
NFPA 704 (Feuerdiamant)	3 1 2
Flammpunkt	Explosionsgefährlich
	Tödliche Dosis oder Konzentration (LD, LC):
LD50 (Mittlere Dosis)	100 mg/kg
	NIOSH (US-Grenzwerte für die Gesundheit):
PEL (Zulässig)	keine
REL (Empfohlen)	TWA 1,5 mg/m3 ST 3 mg/m3 [Haut]
IDLH (Unmittelbare Gefahr)	N.B.
	Wenn nicht anders angegeben, gelten die Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). verifizieren (was ist ?) Infobox Referenzen

RDX (Abkürzung für "Research Department eXplosive"), auch Hexogen genannt, ist eine organische Verbindung mit der Formel (O₂N₂CH₂)₃, ein weißer Feststoff ohne Geruch und Geschmack, der häufig als Sprengstoff verwendet wird. Chemisch gesehen gehört es neben HMX zu den Nitroaminen, die einen stärkeren Sprengstoff als TNT darstellen. Es wurde im Zweiten Weltkrieg in großem Umfang eingesetzt und wird nach wie vor häufig für militärische Zwecke verwendet. ⓘ

RDX wird häufig in Mischungen mit anderen Sprengstoffen und Weichmachern oder Phlegmatisierungsmitteln (Desensibilisierungsmitteln) verwendet; es ist der explosive Wirkstoff in C-4-Plastiksprengstoff. Es ist lagerstabil und gilt als einer der energiereichsten und brisantesten militärischen Sprengstoffe mit einem relativen Wirkungsgrad von 1,60. ⓘ

Bezeichnung

RDX ist auch unter den Bezeichnungen Cyclonit, Hexogen (vor allem im Russischen, Französischen, Deutschen und deutschsprachigen Raum), T4 und, chemisch gesehen, Cyclotrimethylentrinitramin bekannt, jedoch weniger gebräuchlich. In den 1930er Jahren begann das Royal Arsenal, Woolwich, mit der Erforschung von Cyclonit für den Einsatz gegen deutsche U-Boote, die mit dickeren Rümpfen gebaut wurden. Ziel war es, einen Sprengstoff zu entwickeln, der energiereicher war als TNT. Aus Sicherheitsgründen nannte Großbritannien das Zyklonit "Research Department Explosive" (R.D.X.). In den Vereinigten Staaten tauchte der Begriff RDX 1946 auf. Die erste öffentliche Erwähnung des Namens RDX, oder R.D.X., um den offiziellen Titel zu verwenden, erschien 1948 im Vereinigten Königreich; die Autoren waren der leitende Chemiker, ROF Bridgwater, die chemische Forschungs- und Entwicklungsabteilung, Woolwich, und der Direktor der Royal Ordnance Factories, Explosives; auch hier wurde es einfach als RDX bezeichnet. ⓘ

Verwendung

Waffenschmiede bereiten sich darauf vor, 450 kg (1.000 lb) Bomben mittlerer Kapazität in den Bombenschacht einer Avro Lancaster B Mark III der No. 106 Squadron RAF auf der RAF Metheringham vor einem großen Nachtangriff auf Frankfurt zu laden. Die Schablonenbeschriftung um den Umfang jeder Bombe lautet "RDX/TNT". ⓘ

RDX wurde während des Zweiten Weltkriegs in großem Umfang verwendet, häufig in explosiven Mischungen mit TNT wie Torpex, Composition B, Cyclotols und H6. RDX wurde in einem der ersten Plastiksprengstoffe verwendet. Die Sprengladungen der Dambusters Raid" enthielten jeweils 3.000 kg (6.600 Pfund) Torpex; auch die von Wallis entwickelten Tallboy- und Grand Slam-Bomben verwendeten Torpex. ⓘ

Es wird vermutet, dass RDX bei vielen Bombenanschlägen, auch bei terroristischen Anschlägen, verwendet wurde. ⓘ

RDX ist die Grundlage für eine Reihe von gängigen militärischen Sprengstoffen:

Zusammensetzung A: Granulatförmiger Sprengstoff, bestehend aus RDX und weichmachendem Wachs, z. B. Zusammensetzung A-3 (91 % RDX, umhüllt mit 9 % Wachs) und Zusammensetzung A-5 (98,5 bis 99,1 % RDX, umhüllt mit 0,95 bis 1,54 % Stearinsäure).
Zusammensetzung B: Gießbare Mischungen aus 59,5% RDX und 39,4% TNT mit 1% Wachs als Desensibilisierungsmittel.
Zusammensetzung C: Die ursprüngliche Zusammensetzung C wurde im Zweiten Weltkrieg verwendet, aber es gab auch spätere Varianten, darunter C-2, C-3 und C-4. C-4 besteht aus RDX (91 %), einem Weichmacher, Dioctylsebacat (5,3 %), einem Bindemittel, bei dem es sich in der Regel um Polyisobutylen (2,1 %) handelt, und Öl (1,6 %).
Zusammensetzung CH-6: 97,5% RDX, 1,5% Calciumstearat, 0,5% Polyisobutylen und 0,5% Graphit
DBX (Tiefenbomben-Sprengstoff): Gießbare Mischung aus 21 % RDX, 21 % Ammoniumnitrat, 40 % TNT und 18 % pulverisiertem Aluminium, die während des Zweiten Weltkriegs entwickelt wurde. Sie sollte in Unterwassermunition als Ersatz für Torpex verwendet werden und enthielt nur die Hälfte der damals knappen RDX-Menge; als die Versorgung mit RDX besser wurde, wurde die Mischung jedoch auf Eis gelegt
Cyclotol: Gießbares Gemisch aus RDX (50-80%) und TNT (20-50%), bezeichnet durch den Anteil von RDX/TNT, z. B. Cyclotol 70/30
HBX: Gießbares Gemisch aus RDX, TNT, pulverisiertem Aluminium und D-2-Wachs mit Calciumchlorid
H-6: Gießbare Mischung aus RDX, TNT, pulverisiertem Aluminium und Paraffinwachs (wird als Phlegmatisierungsmittel verwendet)
PBX: RDX wird auch als Hauptbestandteil vieler polymergebundener Sprengstoffe (PBX) verwendet; PBX auf RDX-Basis bestehen in der Regel aus RDX und mindestens dreizehn verschiedenen Polymer-/Copolymer-Bindemitteln. Beispiele für PBX-Formulierungen auf RDX-Basis sind unter anderem: PBX-9007, PBX-9010, PBX-9205, PBX-9407, PBX-9604, PBXN-106, PBXN-3, PBXN-6, PBXN-10, PBXN-201, PBX-0280, PBX Typ I, PBXC-116, PBXAF-108, usw.
Semtex (Handelsname): Plastiksprengstoff, der RDX und PETN als energetische Hauptbestandteile enthält
Torpex: 42 % RDX, 40 % TNT und 18 % pulverisiertes Aluminium; das Gemisch wurde im Zweiten Weltkrieg entwickelt und hauptsächlich in Unterwassermunition verwendet. ⓘ

Außerhalb des militärischen Bereichs wird RDX auch bei der kontrollierten Sprengung von Gebäuden eingesetzt. Bei der Sprengung der Jamestown-Brücke im US-Bundesstaat Rhode Island wurden beispielsweise RDX-Formbomben verwendet, um die Brücke zu entfernen. ⓘ

Hexogen gilt als besonders starker und hochbrisanter Explosivstoff und ist Bestandteil vieler verbreiteter Sprengstoffarten, zum Beispiel C4 und Torpex. ⓘ

Hexogen ist in reinem Zustand hochexplosiv. Damit es als Sprengstoff militärisch genutzt werden kann, wird es mit Plastifizierern wie Polyethylen, Wachs, Knetmasse, Vaseline, Polyisobutylen oder Ähnlichem zu den Plastiksprengstoffen A2, A3, B2, B3, B4, C2, C3 und dem am weitesten verbreiteten C4 vermischt. Außerdem bilden die Sprengstoffe Hexogen und PETN zusammen mit einem Plastifizierer den ebenfalls bekannten Plastiksprengstoff Semtex. Wie fast alle militärisch verwendeten Sprengstoffe sind alle diese Plastiksprengstoffe nicht mehr gegen Schlag, Flamme und Reibung empfindlich. Um diese Plastiksprengstoffe zur Explosion zu bringen, muss eine Initialzündung mit einer Sprengkapsel erfolgen. Mit bestimmten anderen chemischen Verbindungen kann Hexogen jedoch auch direkt zur Explosion kommen (siehe Sicherheitshinweise). ⓘ

Hexogen findet sich in Schneidladungen, wie beispielsweise Linear Cutter. Hier wird durch die partielle Fokussierung der Explosionsenergie ein Durchtrennen von Stahl bis zu 75 mm Stärke ermöglicht. ⓘ

Früher fand Hexogen in Brotteig eingeknetet Verwendung als Rodentizid. Diese Verwendung ist heute aufgrund der strengeren Sprengstoffgesetze nicht mehr gebräuchlich. ⓘ

Eine Mischung aus rund 75 % Hexogen, 20 % Aluminium und 5 % Wachs wird als Hexal bezeichnet. Dieser Sprengstoff entwickelt eine besonders starke Druckwelle und Brandwirkung. Daher wird er vor allem in Wirkladungen von Flugabwehr- und Marinemunition verwendet. ⓘ

Synthese

RDX wird von Chemikern als Hexahydro-1,3,5-Triazin-Derivat eingestuft. Im Labor wird es durch Behandlung von Hexamin mit weiß rauchender Salpetersäure gewonnen (industrielle Verfahren werden weiter unten separat beschrieben).

Bei dieser Nitrolysereaktion entstehen auch Methylendinitrat, Ammoniumnitrat und Wasser als Nebenprodukte. Die Gesamtreaktion ist:

C₆H₁₂N₄ + 10 HNO₃ → C₃H₆N₆O₆ + 3 CH₂(ONO₂)₂ + NH₄NO₃ + 3 H₂O

Bei modernen Synthesen wird Hexahydrotriacyltriazin verwendet, da es die Bildung von HMX vermeidet. ⓘ

Geschichte

RDX wurde im Zweiten Weltkrieg von beiden Seiten eingesetzt. Die USA produzierten während des Zweiten Weltkriegs etwa 15.000 lange Tonnen (15.000 t) pro Monat, Deutschland etwa 7.100 Tonnen (7.000 lange Tonnen) pro Monat. RDX hatte den großen Vorteil, dass es eine größere Sprengkraft besaß als das im Ersten Weltkrieg verwendete TNT und dass für seine Herstellung keine zusätzlichen Rohstoffe benötigt wurden. ⓘ

Deutschland

RDX wurde 1898 von Georg Friedrich Henning entdeckt, der ein deutsches Patent (Patent Nr. 104280) für seine Herstellung durch Nitrolyse von Hexamin (Hexamethylentetramin) mit konzentrierter Salpetersäure erhielt. In diesem Patent wurden die medizinischen Eigenschaften von RDX erwähnt; drei weitere deutsche Patente, die Henning 1916 erhielt, schlugen jedoch seine Verwendung in rauchlosen Treibladungen vor. Das deutsche Militär begann 1920 mit der Erforschung seiner Verwendung und bezeichnete es als Hexogen. Die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse wurden erst veröffentlicht, als Edmund von Herz, der als österreichischer und später deutscher Staatsbürger beschrieben wird, 1921 ein britisches und 1922 ein US-amerikanisches Patent erwarb. Beide Patentansprüche wurden in Österreich angemeldet und beschrieben die Herstellung von RDX durch Nitrierung von Hexamethylentetramin. Die britischen Patentansprüche umfassten die Herstellung von RDX durch Nitrierung, seine Verwendung mit oder ohne andere Sprengstoffe, seine Verwendung als Sprengladung und als Initiator. Der US-Patentanspruch bezog sich auf die Verwendung eines RDX-haltigen Hohlsprengkörpers und einer RDX-haltigen Sprengkapsel. In den 1930er Jahren entwickelte Deutschland verbesserte Produktionsmethoden. ⓘ

Während des Zweiten Weltkriegs verwendete Deutschland die Codenamen W-Salz, SH-Salz, K-Methode, E-Methode und KA-Methode. Diese Namen standen für die Identität der Entwickler der verschiedenen chemischen Wege zu RDX. Die W-Methode wurde 1934 von Wolfram entwickelt und gab RDX den Codenamen "W-Salz". Dabei wurden Sulfaminsäure, Formaldehyd und Salpetersäure verwendet. Das SH-Salz stammt von Schnurr, der 1937-38 ein Batch-Verfahren auf der Grundlage der Nitrolyse von Hexamin entwickelte. Die K-Methode von Knöffler beinhaltete die Zugabe von Ammoniumnitrat zum Hexamin/Salpetersäure-Prozess. Die von Ebele entwickelte E-Methode erwies sich als identisch mit dem unten beschriebenen Verfahren von Ross und Schiessler. Die KA-Methode, ebenfalls von Knöffler entwickelt, erwies sich als identisch mit dem unten beschriebenen Bachmann-Verfahren. ⓘ

Die von der Kanone MK 108 abgefeuerten Sprenggranaten und der Gefechtskopf der R4M-Rakete, die beide in Kampfflugzeugen der Luftwaffe als Offensivbewaffnung eingesetzt wurden, verwendeten beide Hexogen als Sprengstoffbasis. ⓘ

Hexogen wurde 1898 von dem Berliner Chemiker und pharmazeutischen Unternehmer Georg Friedrich Henning als Explosivstoff zur technischen Verwertung und als Ausgangsmaterial für pharmazeutische Präparate erstmals hergestellt und im deutschen Reichspatent unter der Nr. 104280 vom 15. Juli 1898 beschrieben. Im Jahre 1920 erforschte man im Militärversuchsamt in Berlin die Substanz näher und nannte sie nun Hexogen. ⓘ

Heutzutage werden unterschiedliche Kombinationen verwendet, so z. B. Torpex, bestehend aus 40 % Hexogen, 42 % TNT und 18 % Aluminium. ⓘ

Hexogen ist chemisch und thermisch sehr stabil und ist auch heute noch einer der brisantesten Sprengstoffe mit hoher Arbeitsleistung. Die Substanz ist der wichtigste praktisch angewendete militärische Explosivstoff. ⓘ

UK

Im Vereinigten Königreich (VK) wurde RDX ab 1933 von der Forschungsabteilung in einer Pilotanlage im Royal Arsenal in Woolwich, London, hergestellt. 1939 wurde eine größere Pilotanlage in der RGPF Waltham Abbey vor den Toren Londons gebaut. 1939 wurde eine Anlage mit zwei Einheiten für den industriellen Maßstab entworfen, die an einem neuen, 280 Hektar großen Standort, ROF Bridgwater, außerhalb Londons errichtet werden sollte. Die ROF Bridgwater-Anlage lieferte Ammoniak und Methanol als Rohstoffe: Das Methanol wurde in Formaldehyd und ein Teil des Ammoniaks in Salpetersäure umgewandelt, die für die RDX-Produktion konzentriert wurde. Der Rest des Ammoniaks wurde mit Formaldehyd zur Herstellung von Hexamin umgesetzt. Die Hexaminanlage wurde von Imperial Chemical Industries geliefert. Sie wies einige Merkmale auf, die auf Daten aus den Vereinigten Staaten (USA) beruhten. RDX wurde durch kontinuierliche Zugabe von Hexamin und konzentrierter Salpetersäure zu einem gekühlten Gemisch aus Hexamin und Salpetersäure im Nitrierapparat hergestellt. Das RDX wurde gereinigt und für den vorgesehenen Verwendungszweck aufbereitet; auch ein Teil des Methanols und der Salpetersäure wurde zurückgewonnen und wiederverwendet. Die Anlagen für die Hexamin-Nitration und die RDX-Reinigung waren doppelt vorhanden (d. h. als Zwillingsanlagen), um eine gewisse Absicherung gegen Produktionsausfälle aufgrund von Bränden, Explosionen oder Luftangriffen zu gewährleisten. ⓘ

Das Vereinigte Königreich und das Britische Empire kämpften bis Mitte 1941 ohne Verbündete gegen Nazi-Deutschland und mussten autark sein. Zu diesem Zeitpunkt (1941) verfügte das Vereinigte Königreich über die Kapazität, 70 lange Tonnen (71 t) (160.000 lb) RDX pro Woche zu produzieren; sowohl Kanada, ein verbündetes Land und selbstverwaltetes Dominion innerhalb des Britischen Empires, als auch die USA waren auf die Lieferung von Munition und Sprengstoff, einschließlich RDX, angewiesen. Bis 1942 wurde der jährliche Bedarf der Royal Air Force auf 52.000 lange Tonnen (53.000 t) RDX geschätzt, wovon ein Großteil aus Nordamerika (Kanada und den USA) stammte. ⓘ

Kanada

Eine andere Produktionsmethode als das Woolwich-Verfahren wurde in Kanada gefunden und angewandt, möglicherweise an der Chemieabteilung der McGill-Universität. Es basierte auf der Reaktion von Paraformaldehyd und Ammoniumnitrat in Essigsäureanhydrid. Eine britische Patentanmeldung wurde von Robert Walter Schiessler (Pennsylvania State University) und James Hamilton Ross (McGill, Kanada) im Mai 1942 eingereicht; das britische Patent wurde im Dezember 1947 erteilt. Gilman stellt fest, dass dieselbe Produktionsmethode bereits vor Schiessler und Ross unabhängig voneinander von Ebele in Deutschland entdeckt worden war, dass dies den Alliierten jedoch nicht bekannt war. Urbański beschreibt fünf Produktionsmethoden, die er als (deutsche) E-Methode bezeichnet. ⓘ

Produktion und Entwicklung in Großbritannien, den USA und Kanada

Zu Beginn der 1940er Jahre verfügten die großen amerikanischen Sprengstoffhersteller E. I. du Pont de Nemours & Company und Hercules über jahrzehntelange Erfahrung in der Herstellung von Trinitrotoluol (TNT) und hatten keine Lust, mit neuen Sprengstoffen zu experimentieren. Die U.S. Army Ordnance vertrat denselben Standpunkt und wollte weiterhin TNT verwenden. RDX war 1929 im Picatinny Arsenal getestet worden und wurde als zu teuer und zu empfindlich angesehen. Die Marine schlug vor, weiterhin Ammoniumpikrat zu verwenden. Das National Defense Research Committee (NDRC), das das Royal Arsenal in Woolwich besucht hatte, hielt dagegen neue Sprengstoffe für notwendig. James B. Conant, Vorsitzender der Abteilung B, wollte die akademische Forschung in diesem Bereich einbeziehen. Conant richtete daher im Bureau of Mines in Bruceton, Pennsylvania, mit Mitteln des Office of Scientific Research and Development (OSRD) ein Labor für experimentelle Sprengstoffforschung ein. ⓘ

Woolwich-Verfahren

1941 besuchte die britische Tizard-Mission die Abteilungen der U.S. Army und der U.S. Navy und übergab ihnen u.a. Informationen über die "Woolwich"-Methode zur Herstellung von RDX und dessen Stabilisierung durch Mischung mit Bienenwachs. Das Vereinigte Königreich bat die USA und Kanada, zusammen 220 kurze Tonnen (200 t) RDX pro Tag zu liefern. William H. P. Blandy, Leiter des Bureau of Ordnance, beschloss, RDX für die Verwendung in Minen und Torpedos einzusetzen. Angesichts des unmittelbaren Bedarfs an RDX baute das U.S. Army Ordnance auf Blandys Wunsch hin eine Anlage, die die in Woolwich verwendeten Geräte und Verfahren kopierte. Das Ergebnis war die Wabash River Ordnance Works, die von E. I. du Pont de Nemours & Company betrieben wurde. Zu dieser Zeit verfügte dieses Werk über die größte Salpetersäureanlage der Welt. Das Woolwich-Verfahren war teuer: Für jedes Pfund RDX wurden 11 Pfund (5,0 kg) starke Salpetersäure benötigt. ⓘ

Anfang 1941 erforschte die NDRC neue Verfahren. Das Woolwich- oder Direktnitrierverfahren hat mindestens zwei gravierende Nachteile: (1) es werden große Mengen an Salpetersäure verwendet und (2) mindestens die Hälfte des Formaldehyds geht verloren. Aus einem Mol Hexamethylentetramin könnte höchstens ein Mol RDX hergestellt werden. Mindestens drei Laboratorien an den Universitäten von Cornell, Michigan und Pennsylvania State, die keine Erfahrung mit Sprengstoffen hatten, wurden mit der Entwicklung besserer Produktionsmethoden für RDX beauftragt. Werner Emmanuel Bachmann aus Michigan entwickelte erfolgreich das "Kombinationsverfahren", indem er das in Kanada verwendete Ross- und Schiessler-Verfahren (auch bekannt als die deutsche E-Methode) mit der direkten Nitrierung kombinierte. Das Kombinationsverfahren erforderte große Mengen an Essigsäureanhydrid anstelle der Salpetersäure des alten britischen "Woolwich-Verfahrens". Im Idealfall konnten mit dem Kombinationsverfahren aus jedem Mol Hexamethylentetramin zwei Mol RDX hergestellt werden. ⓘ

Bei der umfangreichen Produktion von RDX konnte man sich nicht länger auf die Verwendung von natürlichem Bienenwachs zur Desensibilisierung des RDX verlassen. Ein Ersatzstabilisator auf Erdölbasis wurde im Bruceton Explosives Research Laboratory entwickelt. ⓘ

Bachmann-Verfahren

Die NDRC beauftragte drei Unternehmen mit der Entwicklung von Pilotanlagen. Es handelte sich um die Western Cartridge Company, E. I. du Pont de Nemours & Company und die Tennessee Eastman Company, Teil von Eastman Kodak. Bei der Eastman Chemical Company (TEC), einem führenden Hersteller von Essigsäureanhydrid, entwickelte Werner Emmanuel Bachmann ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von RDX unter Verwendung eines Ammoniumnitrat-Salpetersäure-Gemischs als Nitriermittel in einem Medium aus Essigsäure und Essigsäureanhydrid. RDX war für die Kriegsanstrengungen von entscheidender Bedeutung, und das derzeitige Chargenproduktionsverfahren war zu langsam. Im Februar 1942 begann TEC mit der Produktion kleiner Mengen RDX in der Pilotanlage in Wexler Bend, was dazu führte, dass die US-Regierung TEC im Juni 1942 die Genehmigung erteilte, die Holston Ordnance Works (H.O.W.) zu planen und zu bauen. Im April 1943 wurde dort bereits RDX hergestellt. Ende 1944 produzierten das Holston-Werk und die Wabash River Ordnance Works, die nach dem Woolwich-Verfahren arbeiteten, 25.000 kurze Tonnen (23.000 t) (50 Millionen Pfund) der Zusammensetzung B pro Monat. ⓘ

Das amerikanische Bachmann-Verfahren für RDX erwies sich als reicher an HMX als das britische RDX. Dies führte später dazu, dass 1955 bei ROF Bridgwater eine RDX-Anlage nach dem Bachmann-Verfahren errichtet wurde, um sowohl RDX als auch HMX herzustellen. ⓘ

Militärische Zusammensetzungen

Im Zweiten Weltkrieg beabsichtigte das Vereinigte Königreich, "desensibilisiertes" RDX zu verwenden. Im ursprünglichen Woolwich-Verfahren wurde RDX mit Bienenwachs phlegmatisiert, später wurde auf der Grundlage der in Bruceton durchgeführten Arbeiten Paraffinwachs verwendet. Für den Fall, dass das Vereinigte Königreich nicht in der Lage war, genügend RDX zu beschaffen, um seinen Bedarf zu decken, wurde ein Teil des Defizits durch Amatol, eine Mischung aus Ammoniumnitrat und TNT, ersetzt. ⓘ

Karl Dönitz soll behauptet haben, dass "ein Flugzeug ein U-Boot genauso wenig töten kann wie eine Krähe einen Maulwurf". Dennoch begannen die Wellington-Bomber im Mai 1942 damit, Wasserbomben mit Torpex, einer Mischung aus RDX, TNT und Aluminium, einzusetzen, die eine bis zu 50 Prozent höhere Zerstörungskraft hatten als mit TNT gefüllte Wasserbomben. In den Holston Ordnance Works wurden beträchtliche Mengen des RDX-TNT-Gemischs hergestellt, wobei Tennessee Eastman ein automatisiertes Misch- und Kühlverfahren entwickelte, das auf der Verwendung von Förderbändern aus Edelstahl basierte. ⓘ

Terrorismus

Bei dem Bombenanschlag auf den Pan-Am-Flug 103 (auch bekannt als Lockerbie) im Jahr 1988 wurde eine Semtex-Bombe verwendet. Bei der Ermordung des ehemaligen indischen Premierministers Rajiv Gandhi 1991 wurde ein mit 700 g RDX-Sprengstoff beladener Gürtel verwendet, der unter der Kleidung des Attentäters versteckt war. Bei den Bombenanschlägen von 1993 in Bombay wurde RDX in mehreren Fahrzeugen als Bombe platziert. RDX war der Hauptbestandteil der Bombenanschläge auf Züge in Mumbai im Jahr 2006 und in Jaipur im Jahr 2008. Auch bei den Bombenanschlägen auf die Moskauer Metro 2010 wurde vermutlich RDX als Sprengstoff verwendet. ⓘ

Spuren von RDX wurden in Wrackteilen der russischen Wohnungsbombenanschläge von 1999 und der russischen Flugzeugbombenanschläge von 2004 gefunden. Weitere Berichte über die bei den Wohnungsbombenanschlägen von 1999 verwendeten Bomben weisen darauf hin, dass RDX zwar nicht Teil der Hauptladung war, aber jede Bombe Plastiksprengstoff enthielt, der als Verstärkungsladung verwendet wurde. ⓘ

Ahmed Ressam, der Al-Qaida-Millennium-Bomber, verwendete eine kleine Menge RDX als eine der Komponenten der Bombe, die er in der Silvesternacht 1999/2000 auf dem internationalen Flughafen von Los Angeles zur Detonation bringen wollte; die Bombe hätte eine vierzigmal stärkere Explosion erzeugen können als eine verheerende Autobombe. ⓘ

Im Juli 2012 verhaftete die kenianische Regierung zwei iranische Staatsangehörige und klagte sie wegen illegalen Besitzes von 15 Kilogramm RDX an. Nach Angaben der kenianischen Polizei planten die Iraner, das RDX für "Anschläge auf israelische, US-amerikanische, britische und saudi-arabische Ziele" zu verwenden. ⓘ

RDX wurde auch bei der Ermordung des libanesischen Premierministers Rafic Hariri am 14. Februar 2005 verwendet. ⓘ

Bei dem Anschlag in Pulwama (Indien) im Jahr 2019 wurden 250 kg hochgradiges RDX von Jaish-e-Mohammed verwendet. Bei dem Anschlag kamen 44 Angehörige der Central Reserve Police Force (CRPF) und der Angreifer ums Leben. ⓘ

Stabilität

RDX hat einen hohen Stickstoffgehalt und ein hohes Sauerstoff-Stickstoff-Verhältnis (O:C-Verhältnis), was beides auf sein explosives Potenzial zur Bildung von N₂ und CO₂ hinweist. ⓘ

RDX durchläuft unter bestimmten Umständen einen Übergang von der Verpuffung zur Detonation (DDT), wenn es eingeschlossen ist. ⓘ

Die Detonationsgeschwindigkeit von RDX bei einer Dichte von 1,76 g/cm³ beträgt 8750 m/s. ⓘ

Es beginnt sich bei etwa 170 °C zu zersetzen und schmilzt bei 204 °C. Bei Raumtemperatur ist es sehr stabil. Es brennt eher, als dass es explodiert. Es detoniert nur mit einer Sprengkapsel und wird selbst von Handfeuerwaffen nicht beeinträchtigt. Diese Eigenschaft macht es zu einem nützlichen militärischen Sprengstoff. Es ist weniger empfindlich als Pentaerythritol-Tetranitrat (PETN). Unter normalen Bedingungen hat RDX eine Unempfindlichkeitszahl von genau 80 (RDX definiert den Referenzpunkt). ⓘ

RDX sublimiert im Vakuum, was seine Verwendung bei einigen Anwendungen einschränkt oder verhindert. ⓘ

Bei einer Explosion an der Luft hat RDX pro Gewichtseinheit etwa die 1,5-fache und pro Volumeneinheit etwa die 2,0-fache Explosionsenergie von TNT. ⓘ

RDX ist unlöslich in Wasser, mit einer Löslichkeit von 0,05975 g/L bei einer Temperatur von 25 °C. ⓘ

Toxizität

Die Toxizität der Substanz wird seit vielen Jahren untersucht. RDX hat bei Militärangehörigen, die es zu sich genommen haben, und bei Munitionsarbeitern, die seinen Staub bei der Herstellung eingeatmet haben, Krämpfe verursacht. Mindestens ein Todesfall wurde auf die RDX-Toxizität in einer europäischen Munitionsfabrik zurückgeführt. ⓘ

Während des Vietnamkriegs wurden von Dezember 1968 bis Dezember 1969 mindestens 40 amerikanische Soldaten mit einer Vergiftung durch C-4 (das zu 91 % aus RDX besteht) ins Krankenhaus eingeliefert. C-4 wurde von den Soldaten häufig als Brennstoff zum Erhitzen von Lebensmitteln verwendet, und die Lebensmittel wurden in der Regel mit demselben Messer angerührt, mit dem das C-4 vor dem Verbrennen in kleine Stücke geschnitten wurde. Die Soldaten waren dem C-4 entweder durch Einatmen der Dämpfe oder durch Verschlucken ausgesetzt, was dadurch möglich war, dass sich viele kleine Partikel, die am Messer hafteten, in den gekochten Lebensmitteln ablagerten. Der Symptomenkomplex umfasste Übelkeit, Erbrechen, generalisierte Krampfanfälle und anhaltende postiktale Verwirrung und Amnesie, was auf eine toxische Enzephalopathie hindeutet. ⓘ

Die orale Toxizität von RDX hängt von seiner physikalischen Form ab; bei Ratten wurde eine LD50 von 100 mg/kg für fein pulverisiertes RDX und von 300 mg/kg für grobkörniges RDX ermittelt. Es wurde über einen Fall berichtet, in dem ein menschliches Kind mit Status epilepticus ins Krankenhaus eingeliefert wurde, nachdem es eine Dosis von 84,82 mg/kg RDX (oder 1,23 g bei einem Körpergewicht des Patienten von 14,5 kg) in der Form "Plastiksprengstoff" aufgenommen hatte. ⓘ

Die Substanz hat eine geringe bis mäßige Toxizität und ist als mögliches Karzinogen für den Menschen eingestuft. Weitere Forschungen sind jedoch im Gange, und diese Einstufung könnte von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) revidiert werden. Die Sanierung von mit RDX kontaminierten Wasservorräten hat sich als erfolgreich erwiesen. RDX ist bekanntlich ein Nierentoxin für den Menschen und hochgiftig für Regenwürmer und Pflanzen, so dass Armeetestgelände, auf denen RDX in großem Umfang verwendet wurde, möglicherweise einer Umweltsanierung unterzogen werden müssen. Ende 2017 veröffentlichte Forschungsergebnisse haben Bedenken geweckt, dass die US-Behörden das Problem nicht richtig angegangen sind. ⓘ

Zivile Nutzung

RDX wird im zivilen Bereich in begrenztem Umfang als Rattengift verwendet. ⓘ

Biologischer Abbau

RDX wird von den Organismen im Klärschlamm sowie dem Pilz Phanaerocheate chrysosporium abgebaut. Sowohl wilde als auch transgene Pflanzen können Sprengstoffe aus dem Boden und aus dem Wasser phytosanieren. ⓘ

Alternativen

FOX-7 gilt als ungefährer 1:1-Ersatz für RDX in fast allen Anwendungen. ⓘ

Gewinnung und Darstellung

Beim S-H-Verfahren gewinnt man Hexogen durch Nitrolyse aus Hexamethylentetramin (Urotropin, Hexamin) und hochkonzentrierter Salpetersäure (98–99 %). Aufgrund der hohen Explosionsgefahr ist die Herstellung an die Einhaltung genauer Synthesevorschriften gebunden. Technische Verfahren arbeiten modifiziert unter Verwendung von Zusatzstoffen, die Wasser binden (Essigsäureanhydrid im KA- oder Bachmann-Verfahren) und zusätzlich Ammoniumionen liefern (Ammoniumnitrat im K-Verfahren). Hexamethylentetramin (Urotropin) ist ein Kondensationsprodukt aus Ammoniak und Formaldehyd, welches sich beim gemeinsamen Eindampfen der wässrigen, leicht alkalischen Lösungen bildet. Als Nebenprodukt dieser Synthese bilden sich stets einige Prozente Octogen, welches durch Zusätze von Bortrifluorid bevorzugt gebildet werden kann. Beim E-Verfahren erfolgt die Umsetzung von Paraformaldehyd und Ammoniumnitrat in Essigsäureanhydrid. ⓘ

Die Herstellung und Handhabung von Hexogen hat in der Vergangenheit bereits zu Umwelt- und Trinkwasservergiftungen geführt. ⓘ

Eigenschaften

Das Hexogen-Molekül hat eine ringförmige Struktur mit drei Stickstoffatomen (Triazinanring), es ist ein gesättigter Heterocyclus. ⓘ

Die im Hexogen vorhandenen Nitrogruppen (-NO₂) treten in vielen Sprengstoffen auf, zum Beispiel auch im TNT oder – als Salpetersäureestergruppe (-O-NO₂) – in der Schießbaumwolle. Da die Nitrogruppe an einen Aminstickstoff (dieser enthält ein freies Elektronenpaar) gebunden ist, wird die Struktur stabilisiert (capto-datives Strukturelement). Bei Nitraten ist die Nitrogruppe dagegen an ein Sauerstoffatom gebunden, welcher zwar zwei freie Elektronenpaare besitzt, aber deutlich elektronegativer als der Stickstoff ist. Entsprechend ist die Temperaturstabilität von Nitraminen wesentlich größer als jene vergleichbarer Nitrate. ⓘ

Physikalische Eigenschaften

Hexogen ist ein farbloser kristalliner Feststoff, der bei 204 °C mit einer Schmelzwärme von 37,66 kJ·mol⁻¹ schmilzt. Mit einer positiven Bildungsenthalpie von 299,7 kJ·kg⁻¹ bzw. 66,5 kJ·mol⁻¹ handelt es sich um eine endotherme Verbindung. Die Kristallstruktur von Hexogen ist orthorhombisch, Raumgruppe Pbca; a=13,22 Å ; b=11,61 Å ; c=10,75 Å ; Z=8. ⓘ

Die Härte nach Mohs von Hexogen liegt bei 2,5. ⓘ

Explosionskenngrößen

Hexogen zeigt aufgrund seiner hohen Dichte und hohen Detonationsgeschwindigkeit eine hohe Bilanzleistung und zählt zu den leistungsstarken, hochbrisanten und zudem unempfindlichen sowie chemisch sehr stabilen Sprengmitteln. Wichtige Explosionskennzahlen sind:

Explosionswärme: 5625 kJ·kg⁻¹ (H₂O (l)), 5277 kJ·kg⁻¹ (H₂O (g)).
Normalgasvolumen: 927 l·kg⁻¹.
Detonationsgeschwindigkeit: 8750 m·s⁻¹ bei der Maximaldichte
Bleiblockausbauchung: 480 cm³/10 g
Spezifische Energie: 1370 kJ·kg⁻¹
Verpuffungspunkt: 230 °C
Schlagempfindlichkeit: 7,4 N·m
Reibempfindlichkeit: 120 N Stiftbelastung
Stahlhülsentest: Grenzdurchmesser 8 mm ⓘ

Sicherheitshinweise

Hexogen ist ein hochexplosiver Stoff. Oberhalb seines Schmelzpunktes von 200 °C zersetzt es sich unter Bildung von Stickstoffoxiden. ⓘ

Gefahrenbewertung

Hexogen wurde 2019 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Hexogen waren die Besorgnisse bezüglich Umweltexposition, Exposition von Arbeitnehmern und weit verbreiteter Verwendung sowie der möglichen Gefahren durch krebsauslösende und reproduktionstoxische Eigenschaften. Die Neubewertung sollte von Ungarn durchgeführt werden, wurde jedoch zurückgezogen. ⓘ