TKX-50

Die erste Synthese und Charakterisierung der Verbindung erfolgte in der Arbeitsgruppe von Thomas M. Klapötke an der Universität München. Die Ergebnisse wurden im Jahr 2012 publiziert.^[2]

Die Herstellung der Verbindung erfolgt durch die Umsetzung von 5,5′-Bistetrazolyl-1,1′-diol (BTO) mit Hydroxylamin. Die Ausgangsverbindung BTO kann relativ einfach aus Glyoxal, Hydroxylamin, Chlor und Natriumazid erhalten werden.^[5][6]

TKX-50 ist ein kristalliner Feststoff, der keinen Schmelzpunkt zeigt. Die Verbindung tritt in zwei polymorphen Kristallformen auf. Bei etwa 180 °C wird ein Phasenübergang zweiter Ordnung mit einer geringen Wärmekapazitätsänderung von etwa 0,3 J·K⁻¹·mol⁻¹ beobachtet, wobei eine Umwandlung der Tieftemperatur- in eine Hochtemperaturkristallform stattfindet. Dabei ändert sich das Kristallsystem von monoklin mit der Raumgruppe P2₁/c zu triklin mit der Raumgruppe P1.^[7] Die Verbindung ist thermisch instabil. DSC-Messungen zeigen oberhalb von 215 °C eine exotherme Zersetzungsreaktion mit einer Zersetzungswärme von −2200 kJ·kg⁻¹ bzw. −520 kJ·mol⁻¹.^[8][5][9] Die Standardbildungsenthalpie basierend auf Messungen mittels Verbrennungskalorimetrie beträgt 473 kJ·mol⁻¹.^[10] Die Verbindung ist mechanisch empfindlich gegenüber Schlag und Reibung. Wichtige Explosionskennzahlen sind:

Explosionsrelevante Eigenschaften

Sauerstoffbilanz	−27,1 %[5]
Explosionswärme	6029 kJ·kg−1 %[5]
Explosionstemperatur	3957 K[5]
Detonationsgeschwindigkeit	9687 m·s−1[5]
Detonationsdruck	425 kbar[5]
Normalgasvolumen	846 l·kg−1[5]
Schlagempfindlichkeit	20 J[2][5]
Reibempfindlichkeit	120 N[2][5]
Stahlhülsentest	Grenzdurchmesser 10 mm, Typ H[11]

Wegen der höheren Leistung wie der Detonationsgeschwindigkeit und des Detonationsdrucks im Vergleich zum Beispiel zu RDX oder HMX, der sehr geringen Schlagempfindlichkeit, sowie der relativ einfachen Synthese, ist die Verbindung als neuer Sekundärsprengstoff interessant.^[2][12]

• Thomas M. Klapötke: TKX-50: A Highly Promising Secondary Explosive. In: Djalal Trache, Fouad Benaliouche, Ahmed Mekki (Hrsg.): Materials Research and Applications, Select Papers from JCH8-2019. Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2021, ISBN 978-981-15-9222-5, S. 1–91, doi:10.1007/978-981-15-9223-2.
• Thomas M. Klapötke: Chemistry of High-Energy Materials. 5th Edition, Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston 2019, ISBN 978-3-11-062438-0, S. 305–311.

• Mitteilung unter Forschung aktuell an der Universität München