那些“爆脾气”的硝基化合物

　　当地时间 8 月 4 日下午，黎巴嫩首都贝鲁特港口发生巨大爆炸，造成严重人员伤亡和财产损失。据报道，爆炸是由港口区存放的 2700 吨硝酸铵引起的。能用于制作化肥的硝酸铵为何有这么大的破坏力？原来，它是“爆脾气”的硝基化合物大家族中的一员。硝基是指硝酸（HNO3）分子中去掉一个羟基（OH-）后剩下的基团。硝基（NO2+）与其他基团相连的化合物称为硝基化合物。比如这个家族中的“杠把子”梯恩梯—三硝基甲苯，属于芳香族硝基化合物；含有氧 - 硝基的硝酸酯类化合物，如硝酸甘油，它既是炸药，又是良药；含有氮 - 硝基的硝胺类化合物，出了不少高能炸药，如黑索今、奥克托今，CL-20（一种笼型多环硝胺）更是当今可实际应用的能量最高、威力最大的非核单质炸药。

太恩
　　太恩（PETN）学名季戊四醇四硝酸酯。它比硝酸甘油多了一个硝基，所以威力更大；又因为它的分子结构对称性好，所以是硝酸酯类炸药中安定性最好的一个。它也与硝酸甘油一样，可作为血管舒张药，治疗心绞痛。 与 TNT 相比，它的威力较大， 但 安 定 性低，成为雷管、导爆索，乃至原子弹起爆配方中的常见成分。

黑索今

　　黑索今（RDX）学名环三亚甲基三硝胺，属于分子中含有氮 - 硝基的硝胺类炸药。这类炸药的安定性介于芳香族硝化物炸药与硝酸酯炸药之间，能量较高，是综合性能极佳的炸药。1899 年德国人亨宁首先合成黑索今，但最初设想是用于医药，后来发现其爆炸威力巨大—比硝酸甘油还猛烈，是同等质量梯恩梯的 1.5 倍，而且容易起爆，最终被当作炸药使用。在原子弹出现以前，它是威力最大的炸药。梯恩梯和黑索今以不同比例组成的黑梯炸药，是运用最广泛的一种混合炸药。子弹出现以前，它是威力最大的炸药。梯恩梯和黑索今以不同比例组成的黑梯炸药，是运用最广泛的一种混合炸药。

奥克托今
　　硝胺类炸药分为氮杂环硝胺、脂肪族硝胺及芳香族硝胺三类。最重要的硝胺类炸药是氮杂环硝胺中的黑索今及奥克托今。奥克托今（HMX）学名环四亚甲基四硝胺，它与黑索今为同系物，1941 年从乙酸酐法制得的黑索今中被发现并分离出来。奥克托今的威力是梯恩梯的 1.7 倍，是目前单质猛炸药中爆炸性能最好的一种，且容易起爆、安定性较好。阻碍其广泛使用的因素是其昂贵的价格，现仅用于高威力导弹战斗部、核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的生产。

特屈儿
　　特屈儿学名三硝基苯甲硝胺，分子中同时含有碳 - 硝基及氮 - 硝基，威力是梯恩梯的 1.2 倍左右，是常用猛炸药的一种。在化学爆炸的过程中，根据反应速率的快慢和化学反应波的形式，分别会发生爆轰、爆燃和快速燃烧的现象。所谓猛炸药最大的特征为爆炸的主要形式是爆轰，一旦被起爆，就会产生较高的爆速和强烈的破坏威力。
CL-20

　　现在对各种高能炸药的研发方向，大都是把更多的硝基引入碳、碳 - 氮、氧 - 氮等分子骨架上，而且骨架部分往往采用带有张力的环结构，以便在环结构解体的反应中一下子释放出更多的能量。比如六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW，俗称 CL20）就是一种笼型多环硝胺，它是当今可实际使用的能量最高、威力最大的非核单质炸药，是梯恩梯的 2 倍。1987 年美国首次合成成功。我国是世界上第三个自主成功合成该炸药的国家。因其造价昂贵，目前并未普及。　　

ONC
　　八硝基立方烷（ONC）已被证实是目前威力最大的常规碳氢氮氧类炸药，但由于合成非常复杂，所能得到的晶型密度还不高。高能炸药的研发方向，除了更多的硝基、更具张力的空间结构，碳、氢元素还要尽可能少，比如 ONC 这种立方烷的氢就全部被硝基取代，使其爆炸后更多地产生氮气，以提高炸药性能，减少污染。科学家还在探索全氮高能炸药，能量水平理论上可达到10~100 倍于梯恩梯的级别。1999 年，美国首次合成全氮阳离子（N5+）盐；2018 年，我国在世界上首次合成全氮阴离子（N5-）盐。未来，科学家还要让更多的氮原子手拉手连成一串。