14.11.2016 - Angewandte Chemie

Sicherer Nebel

Phosphornitrid als wirkungsvolles, rasch brennendes und sicher handhabbares pyrotechnisches Nebelmittel

Leistungsfähigkeit und Sicherheit sind die wichtigsten Aspekte bei der Entwicklung von pyrotechnischen Nebelmitteln und Raucherzeugern. Wissenschaftler aus Deutschland und Polen berichten in der Zeitschrift Angewandte Chemie von Phosphornitrid als sichere und trotzdem sehr leistungsfähige Alternative zum roten Phosphor, der seit Jahrzehnten als militärisches und ziviles pyrotechnisches Nebelmittel eingesetzt wird.

Nebelmittel sind vor allem im militärischen Bereich von Bedeutung. Eine plötzlich erzeugte Nebelwand ist eine Aerosolwolke, die das Ziel für einen Beobachter in der Sichtlinie verdeckt. Das bislang am meisten verwendete pyrotechnische Nebelmittel ist roter Phosphor. Allerdings ist er relativ empfindlich in der Handhabung und verbrennt in der Anwendung of t zu langsam, wobei hochgiftiges Phosphan entstehen kann. Ernst-Christian Koch von Lutradyn-Energetic Materials Science & Technology und Stanisław Cudziło von der Military University of Technology in Warschau stellen die stickstoffhaltige Substanz Phosphor(V)-nitrid als sichere und wirkungsvolle Alternative vor.

Phosphor(V)-nitrid oder P3N5 ist bei Raumtemperatur ein kristallines Pulver. Die Wissenschaftler untersuchten seine Leistungsfähigkeit in typischen pyrotechnischen Formulierungen, das heißt in Mischungen mit einem Oxidationsmittel wie etwa Kaliumnitrat. Wird diese Formulierung verbrannt, beziehungsweise starker Hitze und Luft ausgesetzt, sublimiert der Phosphor und verbrennt zu seinem Oxid. Dieses Oxid ist der eigentliche Aerosolerzeuger, indem er aus der umgebenen Luft große Mengen Wasser aufsaugt. Die daraus resultierende Nebelwand aus Phosphorsäure-Wasser-Mikrotröpfchen verschleiert dann alles, was nicht gesehen werden soll.

Laut der Autoren hat Phosphor(V)-nitrid drei große Vorteile. Erstens verbrennt es schnell: "Die Verbrennungsraten sind um zwei Größenordnungen höher als die vom derzeit verwendeten roten Phosphor", haben die Wissenschaftler festgestellt. Zweitens bildet das Nitrid anders als roter Phosphor nicht das hochgiftige und entflammbare Phosphan, wenn es feucht wird. Der dritte und bedeutendste Aspekt ist jedoch die Unempfindlichkeit gegenüber Reibung und Schlag. "Phosphor(V)-nitrid ist zusammen mit vielen Oxidationsmitteln wie Chlorat, Perchlorat und Nitrat sicher handhabbar", meinen die Autoren. Vor allem seien deshalb auch keine weiteren Füllstoffe wie Graphit in der Formulierung nötig.

Bemerkenswerterweise hat die Substanz Phosphor(V)-nitrid noch keine großtechnische Anwendung gefunden. Diese Situation könnte sich jetzt mit den Erkundungen als pyrotechnisches Nebelmittel deutlich ändern.

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