Nitramin türü enerjetik maddelerin yanyana spektrofotometrik tayini
Simultaneous spectrophotometric determination of nitramine-type energetic materials
Yazar: İLKNUR AKIN
Danışman: DOÇ. DR. EROL ERÇAĞ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Patlayıcı maddeler = Explosives ; Spektrofotometrik yöntem = Spectrophotometric method

Özet:
Tez kapsamında, patlayıcı madde kalıntılarının hızlı ve düşük maliyetli bir şekilde tayin edilmesine duyulan ihtiyacı karşılamak üzere literatürde var olan metodlar incelenmiş ve eksikler belirlenmiştir. Bu noktadan hareketle, sahada yanyana bulunabilecek olan ve birlikteyken ayrılması zor olan aynı patlayıcı sınıfına ait nitramin tipi enerjetik maddeler olan hekzahidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin (RDX) ve oktahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazosin (HMX) için seçimli ve kolay uygulanabilen, düşük maliyetli spektroskopik tayin yöntemleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada, nitramin sınıfı patlayıcı maddeler olan RDX ve HMX'in aseton-su (1:1 v/v)' da hazırlanmış çözeltileri için yeni bir kolorimetrik yöntem geliştirilmiş ve geliştirilen yöntem RDX ve HMX'nin değişen oranlarındaki karışımlarına uygulanmıştır. Bu yöntemle birlikte maddelerin ayrı ayrı, yanyana ve TNT varlığındaki karışımları incelenmiştir. Belirlenen yönteme göre maddeler, belirli bir süre alkali ortamda (1 M Na2CO3 + 0,04 M NaOH varlığında) oda koşullarında ve sıcak su banyosunda inkübasyona tabi tutulmuşlardır. Hidroliz süresi sonunda, asit ilavesi ile pH istenen değere getirildikten sonra, Griess reaktifi ile muamele edilerek 540 nm'deki absorbansları tespit edilmiştir. Su banyosu hidrolizi neticesinde RDX için bulunan molar absorptivite ve tayin limiti (LOD) sırasıyla, 3,36x103 L mol-1cm-1 ve 0,6 ?g mL-1 ve HMX için bulunan molar absorptivite ve tayin limiti (LOD) sırasıyla, 3,55x103 L mol-1cm-1 ve 0,75 ?g mL-1'dir. Oda koşullarında hidroliz neticesinde RDX için bulunan molar absorptivite ve tayin limiti (LOD) ise, 2,84x103 L mol-1cm-1 ve 1,5 ?g mL-1'dir. HMX ise, oda koşullarında uygulanan hidrolize sonuç vermemiştir. Ayrıca bu yöntem; RDX-HMX, RDX-TNT, HMX-TNTve RDX-HMX-NH4NO3 ikili ve üçlü karışımlarına uygulanabilmektedir. Karışımlar için elde edilen absorbansların, karışım içerisindeki her bir maddenin tek başına verdiği absorbansların toplamına eşit olduğu görülmüştür. Bu bağlamda, absorbansların toplamsallığı prensibinden yararlanılarak karışım içindeki her bir maddenin miktarı tespit edilebilmiştir. RDX-TNT karışımları için ise; ortamdaki TNT etkisini minimize etmek amacıyla ardışık ekstraksiyon işleminin uygulandığı farklı bir yöntem kullanılmaktadır. Ayrıca metot, RDX ve TNT'yi bir arada içeren kompozit B (%60 RDX+%39 TNT+%1 dolgu maddesi) ile HMX ve TNT'yi bir arada içeren oktol (%70 HMX+%30 TNT) isimli gerçek patlayıcı madde karışımlarına da uygulandı. Ayrıca Kompozit B örneğindeki RDX-TNT miktarları ve Oktol örneğindeki HMX-TNT miktarları standart bir HPLC yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Literatürde spektrofotometrik yöntemle RDX-HMX ayrımının yapıldığı bir çalışma bulunmamaktadır. Geliştirilen yöntem litratürdeki bu eksikliği giderme açısından önemlidir.

Abstract:
Scope of this thesis is to fulfill the requirements to find a cheap a way of testing the explosive material residuals. For this purpose, the methods in the literature are studied and the deficiencies are designated. From that point on, spectroscopic test methods are developed for the nitramine-type energetic materials, 1,3,5-Trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) and Octahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocine (HMX) which exist in the field together and difficult to separate. In this study, a new colorimetric test method is developed for the solutions of nitramine-type explosive materials (RXD and HMX) in the acetone-water (1:1 v/v). The developed test method is applied to RDX and HMX mixtures in the varied ratios. Here with this method, mixtures of RDX and HMX both with separately and with TNT are studied. In this method, materials are kept in the alkaline solution (1 M Na2CO3 + 0,04 M NaOH) under room conditions and in the hot water bath incubation. At the end of the hydrolysis time, acids are used to adjust the pH and with the use of the Griess reagent, absorbances in the 540nm wavelength are measured. As a result of the waterbath hydrolysis, detected molar absorptivity and the limit of detection (LOD) of RDX are 2.84x103 L mol-1cm-1 and 1.5 ?g mL-1 and molar absorptivity and the limit of detection (LOD) of HMX are 3.55x103 L mol-1cm-1 ve 0.75 ?g mL-1 respectively. As a result of the room temperature hydrolysis of RDX, molar absorptivity and the limit of detection (LOD) are 2.84x103 L mol-1cm-1 ve 1.5 ?g mL-1 respectively. HMX didn?t yield any results in the room condition hydrolysis. This methods is also applied for binary and ternary mixtures of RDX-HMX, RDX-TNT, HMX-TNT, and RDX-HMX-NH4NO3. It is observed that absorbances of the mixtures are equal to the sum of the absorbances of the individual materials in the mixture. In this context, sum of the absorbances principle is used to determine the quantity of the each material in the mixture. To minimise the TNT effect in the RDX-TNT mixtures, a different method of sequential extraction process is used. In this method, alkaline hydrolysis and the Griess reagent is used to form the color reaction. This method is also applied to real explosive materials mixtures called as composite B (%60 RDX+%39 TNT+%1 filler material) and octol (%70 HMX+%30 TNT). Quantities of RDX-TNT in the composite B and HMX-TNT in the octol were detected by a standard HPLC method.A study which discriminates between RDX-HMX with spectrophotometric method has not been found in the literature. The developed method is important for the purposes filling this literature gap.