RDX

RDX (abreviatura de "Departamento de Investigación eXplosivo") o hexógeno, entre otros nombres, es un compuesto de fórmula (O₂N₂CH₂)₃. Es un sólido blanco sin olor ni sabor, muy utilizado como explosivo. Químicamente, se clasifica como nitroamina junto con HMX, que es un explosivo más energético que TNT. Fue ampliamente utilizado en la Segunda Guerra Mundial y sigue siendo común en aplicaciones militares.

RDX se usa a menudo en mezclas con otros explosivos y plastificantes o flegmatizantes (desensibilizantes); es el agente explosivo en el explosivo plástico C-4. Es estable en almacenamiento y se considera uno de los más enérgicos y brillantes de los altos explosivos militares, con un factor de efectividad relativo de 1,60.

Nombre

RDX también se conoce, pero con menos frecuencia, como ciclonita, hexógeno (particularmente en ruso, francés, alemán e idiomas con influencia alemana), T4 y, químicamente, como ciclotrimetilentrinitramina. 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 enérgico que el TNT. Por razones de seguridad, Gran Bretaña denominó a la ciclonita "Explosivo del Departamento de Investigación" (R.D.X.). El término RDX apareció en los Estados Unidos en 1946. La primera referencia pública en el Reino Unido al nombre RDX, o R.D.X., para usar el título oficial, aparecido en 1948; sus autores fueron el químico gerente, ROF Bridgwater, el departamento de investigación y desarrollo químico, Woolwich, y el director de Royal Ordnance Factories, Explosives; nuevamente, se lo denominó simplemente RDX.

Uso

Armourers prepare to load 1,000 lb (450 kg) Medium Capacity bombs into the bomb-bay of an Avro Lancaster B Mark III of No. 106 Squadron RAF at RAF Metheringham before a major night raid on Frankfurt. La letra afilada alrededor de la circunferencia de cada bomba lee "RDX/TNT".

RDX se usó ampliamente durante la Segunda Guerra Mundial, a menudo en mezclas explosivas con TNT como Torpex, Composición B, ciclotols y H6. RDX se utilizó en uno de los primeros explosivos plásticos. Las cargas de profundidad de bomba rebotadora utilizadas en el "Dambusters Raid" cada uno contenía 6600 libras (3000 kg) de Torpex; Las bombas Tallboy y Grand Slam diseñadas por Wallis también usaban Torpex.

Se cree que RDX se usó en muchos planes de bomba, incluidos planes terroristas.

RDX es la base de varios explosivos militares comunes:

• Composición A: Explosivo granular compuesto por RDX y cera plástica, como la composición A-3 (91% RDX recubierto con 9% cera) y la composición A-5 (98,5 a 99,1% RDX recubierto con 0,95 a 1,54% ácido estérico).
• Composición B: Mezclas fundibles de 59,5% RDX y 39,4% TNT con cera de 1% como desensibilizador.
• Composición C: La composición original C se utilizó en la Segunda Guerra Mundial, pero se han producido variaciones posteriores, entre ellas C-2, C-3 y C-4. C-4 consiste en RDX (91%); un plastificante, sebacate de dioctilo (5,3%); y un aglutinador, que suele ser poliisobutileno (2,1%); y aceite (1,6%).
• Composición CH-6: 97,5% RDX, 1,5% esteearato de calcio, 0,5% poliisoileno y 0,5% grafito
• DBX (Depth Bomb Explosive): Mezcla Castable compuesta por 21% RDX, 21% nitrato de amonio, 40% TNT y 18% de aluminio en polvo, desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizaría en municiones subacuáticas como sustituto de Torpex empleando sólo la mitad de la cantidad de RDX en ese momento, ya que el suministro de RDX se convirtió en más adecuado, sin embargo, la mezcla fue archivada
• Cyclotol: Mezcla Castable de RDX (50–80%) con TNT (20–50%) designada por la cantidad de RDX/TNT, como Cyclotol 70/30
• HBX: mezclas fundibles de RDX, TNT, aluminio en polvo y cera D-2 con cloruro de calcio
• H-6: Mezcla de fundición de RDX, TNT, aluminio en polvo y cera de parafina (utilizada como agente de flematización)
• PBX: RDX también se utiliza como un componente importante de muchos explosivos de polímero (PBX); los PBX basados en RDX suelen consistir en RDX y por lo menos trece carpetas de polímero/copolímero diferentes. Ejemplos de formulaciones PBX basadas en RDX incluyen, pero no se limitan a: PBX-9007, PBX-9010, PBX-9205, PBX-9407, PBX-9604, PBXN-106, PBXN-3, PBXN-6, PBXN-10, PBXN-201, PBX-0280, PBX Tipo I, PBXC-116, PBXAF-108, etc.
• Semtex (nombre comercial): Explosivo de demolición de plástico que contiene RDX y PETN como componentes energéticos principales
• Torpex: 42% RDX, 40% TNT, y 18% de aluminio en polvo; la mezcla fue diseñada durante la Segunda Guerra Mundial y utilizada principalmente en ordnance bajo el agua

Fuera de las aplicaciones militares, el RDX también se usa en demoliciones controladas para demoler estructuras. La demolición del puente de Jamestown en el estado estadounidense de Rhode Island fue un caso en el que se utilizaron cargas con forma de RDX para eliminar el tramo.

Síntesis

RDX está clasificado por los químicos 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.

Esta reacción de nitrolisis también produce dinitrato de metileno, nitrato de amonio y agua como subproductos. La reacción general es:

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

Las síntesis modernas emplean hexahidro triacil triazina, ya que evita la formación de HMX.

Historia

RDX fue utilizado por ambos bandos en la Segunda Guerra Mundial. Estados Unidos produjo unas 15 000 toneladas largas (15 000 t) al mes durante la Segunda Guerra Mundial y Alemania unas 7100 toneladas (7000 toneladas largas) al mes. RDX tenía las principales ventajas de poseer una fuerza explosiva mayor que la TNT, utilizada en la Primera Guerra Mundial, y no requería materias primas adicionales para su fabricación.

Alemania

El RDX fue informado en 1898 por Georg Friedrich Henning, quien obtuvo una patente alemana (patente No. 104280) para su fabricación mediante nitrolisis de hexamina (hexametilentetramina) con ácido nítrico concentrado. 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. El ejército alemán comenzó a investigar su uso en 1920, refiriéndose a él como hexógeno. Los hallazgos de investigación y desarrollo no se publicaron más hasta que Edmund von Herz, descrito como ciudadano austriaco y luego alemán, obtuvo una patente británica en 1921 y una patente estadounidense en 1922. Ambas reivindicaciones de patentes se iniciaron en Austria; y describió la fabricación de RDX mediante la nitración de hexametilentetramina. Las reivindicaciones de la patente británica incluían la fabricación de RDX por nitración, su uso con o sin otros explosivos, su uso como carga explosiva y como iniciador. El reclamo de patente de EE. UU. era para el uso de un dispositivo explosivo hueco que contenía RDX y una tapa detonadora que contenía RDX. En la década de 1930, Alemania desarrolló mejores métodos de producción.

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

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, utilizaron hexógeno como base explosiva.

Reino Unido

En el Reino Unido (RU), 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 en 1939 se construyó una planta piloto más grande en RGPF Waltham Abbey, en las afueras de Londres. En 1939, se diseñó una planta a escala industrial de unidades gemelas para instalarla 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. El ROF Bridgwater La planta 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. 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 los Estados Unidos (EE. UU.). El RDX se produjo agregando continuamente hexamina y ácido nítrico concentrado a una mezcla enfriada de hexamina y ácido nítrico en el nitrador. El RDX se purificó y procesó para su uso previsto; También se llevó a cabo la recuperación y reutilización de algo de metanol y ácido nítrico. Las plantas de purificación de hexamina-nitración y RDX se duplicaron (es decir, unidades gemelas) para proporcionar cierto seguro contra la pérdida de producción debido a incendios, explosiones o ataques aéreos.

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 la capacidad de producir 70 toneladas largas (71 t) (160 000 lb) de RDX por semana; Se consideró que tanto Canadá, un país aliado y dominio autónomo dentro del Imperio Británico, como los EE. UU. Suministraban municiones y explosivos, incluido el RDX. Para 1942, se pronosticaba que el requerimiento anual de la Royal Air Force era de 52 000 toneladas largas (53 000 t) de RDX, gran parte del cual provenía de América del Norte (Canadá y EE. UU.).

Canadá

En Canadá se encontró y utilizó un método de producción diferente al proceso Woolwich, posiblemente en el departamento de química de la Universidad McGill. Esto se basó en la reacción de paraformaldehído y nitrato de amonio en anhídrido acético. 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. 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. Urbański proporciona detalles de cinco métodos de producción, y se refiere a este método como el método E (alemán).

Producción y desarrollo en Reino Unido, Estados Unidos y Canadá

A principios de la década de 1940, los principales fabricantes de explosivos de EE. UU., E. I. du Pont de Nemours & Company y Hercules, tenía varias décadas de experiencia en la fabricación de trinitrotolueno (TNT) y no deseaba experimentar con nuevos explosivos. La Artillería del Ejército de EE. UU. tenía el mismo punto de vista y quería seguir usando TNT. RDX había sido probado por Picatinny Arsenal en 1929 y se consideró demasiado caro y demasiado sensible. La Marina propuso continuar usando picrato de amonio. Por el contrario, el Comité de Investigación de la Defensa Nacional (NDRC), que había visitado el Royal Arsenal, Woolwich, pensó que se necesitaban nuevos explosivos. James B. Conant, presidente de la División B, deseaba involucrar la investigación académica en esta área. Por lo tanto, Conant estableció 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).

Método de Woolwich

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 "Woolwich" método de fabricación de RDX y su estabilización mezclándolo con cera de abejas. El Reino Unido solicitaba que EE. UU. y Canadá, combinados, suministraran 220 toneladas cortas (200 t) (440 000 lb) de RDX por día. William H. P. Blandy, jefe de la Oficina de Artillería, tomó la decisión de adoptar RDX para su uso en minas y torpedos. Dada la necesidad inmediata de RDX, el U.S. Army Ordnance, a pedido de Blandy, construyó una planta que copiaba el equipo y el proceso que se usaba en Woolwich. El resultado fue Wabash River Ordnance Works, dirigida por E. I. du Pont de Nemours & Empresa. En ese momento, esta planta contaba con la planta de ácido nítrico más grande del mundo. El proceso de Woolwich era costoso: necesitaba 11 libras (5,0 kg) de ácido nítrico fuerte por cada libra de RDX.

A principios de 1941, la NDRC estaba investigando nuevos procesos. El proceso de nitración directa o Woolwich 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. Al menos tres laboratorios sin experiencia previa en explosivos fueron instruidos para desarrollar mejores métodos de producción para RDX; tenían su sede en las universidades estatales de Cornell, Michigan y Pensilvania. 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 nitración directa. El proceso de combinación requería grandes cantidades de anhídrido acético en lugar de ácido nítrico en el antiguo "proceso de Woolwich" británico. Idealmente, el proceso de combinación podría producir dos moles de RDX a partir de cada mol de hexametilentetramina.

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

Proceso de Bachmann

La NDRC instruyó a tres empresas para que desarrollaran plantas piloto. Eran la Western Cartucho Company, E. I. du Pont de Nemours &Amp; Company y Tennessee Eastman Company, parte de Eastman Kodak. 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 anhídrido acético. RDX fue crucial para el esfuerzo de guerra y el proceso actual 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 (H.O.W.) en junio de 1942. Para abril de 1943, RDX se fabricaba allí. A fines de 1944, la planta de Holston y Wabash River Ordnance Works, que usaban el proceso Woolwich, producían 25 000 toneladas cortas (23 000 t) (50 millones de libras) de Composición B por mes.

Se descubrió que el proceso Bachmann de EE. UU. para RDX es más rico en HMX que el RDX del Reino Unido. Posteriormente, esto condujo a la instalación de una planta RDX que usaba el proceso Bachmann en ROF Bridgwater en 1955 para producir tanto RDX como HMX.

Composiciones militares

La intención del Reino Unido en la Segunda Guerra Mundial era utilizar "desensibilizados" RDX. 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 el caso de que el Reino Unido no pudiera obtener suficiente RDX para satisfacer sus necesidades, parte del déficit se cubrió con amatol, una mezcla de nitrato de amonio y TNT.

Se dice que Karl Dönitz afirmó que "un avión no puede matar a un submarino más de lo que un cuervo puede matar a un topo". 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. 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.

Terrorismo

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

Se encontraron rastros de RDX en restos de bombas en apartamentos rusos de 1999 y bombas en aviones rusos de 2004. Otros informes sobre las bombas utilizadas en los atentados con bombas en 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.

Ahmed Ressam, el bombardero del milenio de al-Qaeda, usó 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 coche bomba devastador.

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 planearon usar el RDX para "ataques contra objetivos israelíes, estadounidenses, británicos y de Arabia Saudita".

RDX se utilizó en el asesinato del primer ministro libanés Rafic Hariri el 14 de febrero de 2005.

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

Estabilidad

RDX tiene un alto contenido de nitrógeno y una alta proporción de oxígeno a carbono (relación O:C), los cuales indican su potencial explosivo para la formación de N₂ y CO₂.

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

La velocidad de detonación de RDX a una densidad de 1,76 g/cm³ es de 8750 m/s.

Empieza a descomponerse aproximadamente a los 170 °C y se funde a los 204 °C. A temperatura ambiente es muy estable. Se quema en lugar de explotar. Solo detona con un detonador y no se ve afectado ni siquiera por el fuego de armas pequeñas. Esta propiedad lo convierte en un útil explosivo militar. Es menos sensible que el tetranitrato de pentaeritritol (PETN). En condiciones normales, RDX tiene una figura de insensibilidad de exactamente 80 (RDX define el punto de referencia).

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

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

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

Toxicidad

La toxicidad de la sustancia se ha estudiado durante muchos años. RDX ha causado convulsiones (ataques) en el personal de campo militar que lo ingiere, y en los trabajadores de municiones que inhalan su polvo durante la fabricación. Al menos una muerte se atribuyó a la toxicidad de RDX en una planta europea de fabricación de municiones.

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

La toxicidad oral de RDX depende de su forma física; en ratas, se encontró que la LD50 era de 100 mg/kg para RDX en polvo fino y de 300 mg/kg para RDX granular grueso. Se informó un caso de un niño humano hospitalizado en estado epiléptico luego 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 el "explosivo plástico&# 34; formulario.

La sustancia tiene una toxicidad de baja a moderada con una posible clasificación como carcinógeno humano. Sin embargo, se están realizando más investigaciones y esta clasificación puede ser revisada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). La remediación de los suministros de agua contaminados con RDX ha demostrado ser exitosa. Se sabe que es una toxina renal en humanos y altamente tóxica para las lombrices de tierra y las plantas, por lo que es posible que los campos de pruebas del ejército donde se usó mucho RDX deban someterse a remediación ambiental. Las investigaciones publicadas a fines de 2017 han planteado inquietudes que indican que los funcionarios estadounidenses no han abordado correctamente el problema.

Uso civil

RDX se ha utilizado como rodenticida.

Biodegradación

RDX es degradado por los organismos en los lodos de depuradora, así como por el hongo Phanaerocheate chrysosporium. Tanto las plantas silvestres como las transgénicas pueden fitorremediar explosivos del suelo y el agua.

Alternativas

FOX-7 se considera aproximadamente un reemplazo 1 a 1 para RDX en casi todas las aplicaciones.