Pentaeritritol tetranitrat

PENT, PENTA, TEN, korpent veya pentirit (ya da nadiren ve çoğunlukla Almanca olarak nitropenta) olarak da bilinen Pentaeritritol tetranitrat veya yaygın kısaltılışıyla PETN, oldukça güçlü bir patlayıcı maddedir. Pentaeritritolün nitrat esteridir ve yapısal olarak nitrogliserine çok benzer. Penta, neopentan iskeletinin beş karbon atomunu ifade eder. PETN rölatif etkinlik faktörü 1.66 olan güçlü bir patlayıcı maddedir. Plastikleştirici ile karıştırıldığında, PETN bir plastik patlayıcı oluşturur. RDX ile birlikte Semtex’in ana bileşenidir.

PETN ayrıca, anjina pektoris yönetimi gibi belirli kalp hastalıklarını tedavi etmek için bir vasodilatör ilaç olarak kullanılır.

Tarihçe
Pentaeritritol tetranitrat ilk olarak 1894 yılında Köln, Almanya’daki patlayıcı madde üreticisi Rheinisch-Westfälische Sprengstoff A.G. tarafından hazırlandı ve patentlendi. PETN üretimine, geliştirilmiş üretim yönteminin Alman devleti tarafından patentlenmesi ile 1912 yılında başlandı. PETN, I. Dünya Savaşı’nda Alman Ordusu tarafından kullanıldı.

Özellikleri
PETN neredeyse suda (50 °C’de 0.01 g/100 ml) çözünmez.  Alifatik hidrokarbonlar (benzin gibi) veya tetraklorometan gibi polar olmayan basit çözücülerde zayıf çözünür. Ancak, diğer bazı organik çözücülerde, özellikle asetonda (20 °C’de yaklaşık 15 g/100 g çözelti, 60 °C’de 55 g/100 g) ve dimetilformamidde (40 °C’de  40 g/100 g çözelti, 70 °C’de 70 g/100 g) çözünür. PETN bazı sıvı veya erimiş aromatik nitro bileşiği,(örn.(trinitrotoluen (TNT) veya tetril) ile ötektik karışımlar oluşturur. Komşu neopentil benzeri kısmının yapısal engellemesi nedeniyle, PETN  birçok kimyasal ayıraç (kimya)ın etkisine karşı dayanıklıdır; oda sıcaklığındaki suda veya zayıf alkali sulu çözeltilerde hidrolize olmaz. 100 °C veya üzerindeki sıcaklıktaki su dinitrata hidroliz olmasına nedendir;  %0.1 miktarında nitrik asit bulunması reaksiyonu hızlandırır.

Eski silahlarda PETN’in varlığının tespiti, onun kimyasal kararlılığını ilginç kılar. Bu konuda bir inceleme yayınlanmıştır. Nötron radyasyonu degrades PETN’I parçalayarak, karbon dioksit ve bazı pentaeritritol dinitrat ve trinitrat üretir. Gama radyasyonu PETN’in termal ayrışma hassasiyetini arttırır, erime noktasını birkaç santigrat derece düşürür ve numunelerin şişmesine neden olur. Diğer nitrat esterleri gibi, birincil bozunma mekanizması azot dioksit kaybıdır; bu reaksiyon otokatalitiktir. PETN’in termal ayrışması üzerine çalışmalar yapılmıştır.

PETN, doğada biyolojik parçalanmaya uğrar. Bazı bakteriler PETN’i nitratsızlaştırarak, trinitrata ve ardından dinitrata ve daha ileride de parçalarlar. PETN suda düşük uçuculuğa ve düşük çözünürlüğe sahiptir. Bu nedenle çoğu canlı için düşük biyoyararlanım özelliğine sahiptir. Zehirliliği nispeten düşüktür ve transdermal emilimi de düşük gibi görünmektedir. Suda yaşayan organizmalar için bir tedhit oluşturur. Demir tarafından pentaeritritole bozunabilir.

Üretimi

Üretimi; pentaeritritolün derişik nitrik asit ile reaksiyona sokularak bir çökelti oluşturulması ve bu çökeltinin asetondan yeniden kristalleştirilmesi ile olur.

Acken and Vyverberg (1945 - Du Pont) tarafından US Patent 2,370,437’de ilk kez yayınlanan bir yöntemin varyasyonları, mevcut tüm ticari üretimin temelini oluşturur.

PETN çok sayıda üretici tarafından toz olarak veya nitroselüloz ve plastikleştirici ile birlikte ince plastikleştirilmiş levhalar olarak üretilir (örnek: Primasheet 1000 veya Detasheet). PETN kalıntıları onu kullanan insanların saçlarında kolayca tespit edilebilir. En yüksek kalıntı tutumu siyah saçta olur; bazı kalıntılar yıkandıktan sonra bile kalır.

Patlayıcı madde olarak kullanımı

PETN’in en yaygın olarak, yüksek brizanslı olduğundan dolayı bir patlayıcı olarak kullanılır. Patlatılması birincil patlayıcı maddelerden daha zordur. Bu nedenle, düşürmek veya tutuşturmak tipik olarak bir patlamaya neden olmaz (atmosfer basıncında ateşlemek zordur ve nispeten yavaş yanar).  Ancak, şok ve sürtünmeye TNT veya tetril gibi diğer ikincil patlayıcılardan daha duyarlıdır. Belirli koşullar altında ateş almadan infilaka geçiş meydana gelebilir.

Nadiren tek başına kullanılır. Ancak, öncelikle küçük kalibreli  mühimmatın patlama yükü ve güçlendiricilerinde, kara mayınları ve top mermilerindeki fünyelerin üst yüklerinde ve infilaklı fitilin patlayıcı çekirdeği olarak kullanılır. PETN, yaygın askeri patlayıcıların en az kararlı olanıdır. Ancak, önemli bir bozulma olmadan nitrogliserin veya nitroselülozdan daha uzun süre saklanabilir.

II. Dünya Savaşı sırasında, PETN daha da önemlisi atom bombalarının elektronik fünyelerinde kullanıldı. Bu elektronik fünyeler primacord’a kıyasla, daha hassas bir patlama gerçekleştirdi. Bu fünyeler için kurşun azotür gibi birincil patlayıcı maddelerden daha güvenli olduğundan dolayı PETN kullanıldı: hassas olmasına rağmen, eşik enerji miktarının altında patlamaz. PETN içeren elektronik fünyeler mevcut nükleer silahlarda kullanılmaya devam etmektedir. Kıvılcımlı fünyelerde, birincil patlayıcı maddelerin ihtiyacına mani olmak için PETN kullanılır ; elektrik kıvılcımı ile PETN’in başarılı bir şekilde direkt ateşlenmesi için gereken enerji 10–60 mJ arasında değişmektedir.

Temel patlama özellikleri:
 Patlama enerjisi: 5810 kJ/kg (1390 kcal/kg), bu nedenle 1 kg PETN  1.24 kg TNT enerjisine sahiptir.
 Patlama hızı: 8350 m/s (1.73 g/cm3), 7910 m/s (1.62 g/cm3), 7420 m/s (1.5 g/cm3), 8500 m/s (çelik bir boruya preslenmiş)
 Üretilen gazların hacmi: 790 dm3/kg (diğer değer: 768 dm3/kg)
 Patlama sıcaklığı: 4230 °C
 Oksijen dengesi: −6.31 atom -g/kg
 Erime noktası: 141.3 °C (saf), 140–141 °C (teknik)
 Trauzl kurşun blok testi: 523 cm3 (diğer değerler: kumla kapatıldığında 500 cm3 veya suyla kapatıldığında 560 cm3)
 Kritik çap (patlamanın yayılmasını sürdürebilen bir çubuğun minimum çapı): 1 g/cm3 PETN için 0.9 mm, daha yüksek yoğunluklar için daha küçük (diğer değer: 1.5 mm)

Patlayıcı karışımlarında kullanımı
PETN birkaç bileşimde kullanılır. Semtex plastik patlayıcının ana bileşenidir. TNT ile 50/50 karışımı olan pentolitin bir bileşeni olarak da kullanılır. W68 ve W76 nükleer savaş başlıklarında kullanılan XTX8003 ekstrude edilmiş patlayıcı, %80 PETN ve bir silikon kauçuk olan %20 Sylgard 182 karışımıdır. Genellikle %5–40 vaks ilavesiyle veya polimerle (polimer bağlı patlayıcılar üretimi ile) flegmatize edilir; bu formda 30 mm kalibreye kadar olan top mermilerinde kullanıldığı halde, daha yüksek kalibreler için uygun değildir. Aynı zamanda, bazı silah itici yakıtları ve katı yakıtlı roket motorunun bir bileşeni olarak da kullanılır. Flegmatize edilmemiş PETN yaklaşık %10 su içeriği ile depolanır ve işlenir. PETN, erime noktasının biraz üzerinde patlayıcı bir şekilde ayrıştığından tek başına dökümü yapılamaz. Ancak dökülebilir karışımlar oluşturmak için diğer patlayıcılarla karıştırılabilir. 
PETN bir lazer ile ateşlenebilir. Q-anahtarlamalı yakut lazerinden 25 nanosaniye ve 0.5–4.2 joule enerjili bir darbe, bir mikrosaniyenin yarısından daha az bir sürede 100 nm kalınlığında alüminyum bir tabaka ile kaplanmış bir PETN yüzeyinin patlamasını başlatabilir.

PETN, birçok uygulamada termal olarak daha kararlı ve daha uzun bir raf ömrüne sahip olan RDX ile değiştirilmiştir. PETN bazı ram hızlandırıcı tiplerinde kullanılabilir. Merkezi karbon atomunun silisyumla değiştirilmesi ile, son derece hassas olan Si-PETN üretilir.

Teröristlerce kullanımı

1980 Paris sinagog bombalamasında on kilogram PETN kullanıldı.

1983 yılında, Beyrut kışlasında PETN ile dolu bir kamyon bombasının patlamasıyla 307 kişi öldü.

1983 yılında, Berlin’deki "Maison de France" evi terörist Johannes Weinrich tarafından 24 kg. PETN patlatılmasıyla neredeyse tamamen çöktü.

2001 yılında, El-Kaide üyesi Richard Reid, Paris - Miami seferindeki American Airlines’ın 63 sayılı uçuşunu gerçekleştiren uçağı, havaya uçurmak için yaptığı başarısız girişimde ayakkabısının tabanında PETN kullandı. Bu olay onun "Ayakkabı Bombacısı" olarak adlandırılmasına neden oldu. Fünye olarak katı triaseton triperoksit (TATP) kullanmayı amaçlamıştı.

2009 yılında, Suudi Arabistan İçişleri Bakan Yardımcısı Muhammed bin Nayif’i öldürmek amacıyla, Arap Yarımadası el-Kaidesinin girişiminde Suudi intihar bombacısı Abdullah Hassan al - Asiri tarafından PETN kullanıldı. Hedef hayatta kaldı ve bombacı patlamada öldü. PETN, güvenlik uzmanlarının yeni bir teknik olarak tanımladıkları bir şekilde bombacının rektumunda gizlenmişti.

25 Aralık 2009 tarihinde, PETN Arap Yarımadası el-Kaidesi ile bağlantılı Nijeryalı "İç çamaşırı bombacısı" olan Umar Farouk Abdulmutallab’in iç çamaşırında bulundu. ABD emniyet görevlilerine göre, Amsterdam’dan Detroit’e yaklaşırken Northwest Airlines’ın 253 sayılı uçuşunu gerçekleştiren uçağı havaya uçurmaya çalıştı. Abdulmutallab iç çamaşırına dikilen yaklaşık 80 gram PETN’ı  bir şırıngadan sıvı ekleyerek başarısız şekilde patlatmaya çalıştı. Ancak, sadece küçük bir yangın çıktı.

Arap Yarımadası el-Kaidesi Ekim 2010 kargo uçağı bombalama girişimi, East Midlands Havalimanı ve Dubai’de ABD’ye giden uçuşlarda bir istihbarat sonucu içleri PETN dolu iki yazıcı kartuşu bulundu. Her iki paket de bilgisayar yazıcı kartuşlarına gizlenmiş ve PETN ile doldurulmuş gelişmiş bombalar içeriyordu. İngiltere'de bulunan bomba 400 gram PETN ve Dubai'de bulunan bomba 300 gram PETN içeriyordu. University College London iş güvenliği mühendisliği profesörü Hans Michels, bir gazete ie yaptığı röpartajda, 6 gram PETN’in—"kullanıldığından yaklaşık 50 kat daha az—bir uçağın dış kaplama kalınlığının iki katı kadar bir delik açmak için yeterli olacağını söyledi". Buna karşılık, Abdulmutallab'ın Noel Günü Bombalamasını simüle etmek için, bir BBC belgesel ekibi tarafından tasarlanan ve gerçekleştirilen bir deneye göre Boeing 747 uçağının gövdesinde, 80 gram PETN bile maddi olarak zarar vermek için yeterli değildi.

8-12 Aralık 2019’da, Diyarbakır’da yapılan iki ayrı operasyonla 371 kg. PETN ele geçirildi.

Algılama
Terörist PETN bombalama girişimlerinin ardından,  Scientific American’daki bir makalede PETN’in çevresindeki havaya kolayca buharlaşmadığından dolayı tespit edilmesinin zor olduğu belirtildi. Los Angeles Times Kasım 2010’da PETN'in düşük buhar basıncı nedeniyle, bomba koklayan köpeklerce tespitinin zor olduğunu belirtti.

PETN’i tespit etmek için, başta hava yolculuğu olmak üzere bazı güvenlik tarama uygulamalarında uygulanan kimyasal sensörler, X-ışını, kızılötesi, mikrodalgalar ve terahertz  dahil olmak üzere birçok teknoloji kullanılabilir. PETN, tipik olarak bu alanda ilgilenilen patlayıcı kimyasal maddelerden biridir ve genellikle aynı testlerle tespit edilebilen ortak nitrat bazlı patlayıcı kimyasal maddeler ailesine aittir.

Havaalanlarında kullanılan bir algılama sistemi, yolculardan ve bagajlarından elde edilen sürüntü örneklerinin analizini içerir. Radyo frekanslı elektromanyetik dalgalar, düşük yoğunluklu ışınları veya terahertz frekansının T ışınlarını kullanan ve giysi altındaki gizli nesneleri algılayabilen tüm vücut görüntüleme tarayıcıları maliyet, ortaya çıkan seyahat gecikmeleri ve gizlilik endişeleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaz.

2010 kargo uçağı bombalama girişimindeki her iki paketinde bombalar tespit edilmeden röntgeni çekildi. Qatar Airways PETN bombasının "röntgen taraması veya eğitimli arama köpeği tarafından tespit edilemediğini" söyledi. Bundeskriminalamt Dubai röntgen filmlerinin kopyalarını aldı ve bir araştırmacı, Alman personelinin de bombayı tanımlamayacağını söyledi. ABD'de büyük ölçüde PETN'e karşı koruma sağlamak için yeni havaalanı güvenlik prosedürleri izledi.

Tıbbi kullanımı
Nitrogliserin (gliseril trinitrat) ve diğer nitratlar gibi, PETN da kalp rahatsızlıklarının tedavisinde tıbbi olarak bir vazodilatör olarak kullanılır. Bu ilaçlar sinyal gazı olan nitrik oksiti vücuda salarak çalışır. Kalp ilacı Lentonitrat neredeyse saf PETN’dır.

İlacın hastalar tarafından oral kullanımının izlenmesi, ilacın hidroliz ürünleri olan, pentaeritritol dinitrat, pentaeritriitol mononitrat ve pentaeritritol’ün plazmada gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi kullanılarak plazma düzeylerinin belirlenmesi ile gerçekleştirilmiştir.

Ayrıca bakınız
 Eritritol tetranitrat
 Pentaeritritol
 RDX
 RE faktörü

Yararlanılan kaynaklar

Antianjinal ilaçlar
Nitrat esterleri
Patlayıcı kimyasal maddeler