simple heat of formation NTO, just for fun

Salah satu high energetic material yang sering dikaji adalah NTO (3-nitro-1,2,4-triazolate-5-one). Hal ini dikarenakan NTO memiliki sensitivas yang rendah (lebih rendah daripada HMX atau RDX). NTO sendiri sudah banyak dikaji (bisa dicari di pubs.acs.org) baik dari segi interaksinya denga logam dan basa organik (karena NTO adalah asam organik). Masih banyak lagi keunggulan dari NTO yang bisa kalian cari sendiri😛.

Panas pembentukan NTO secara eksperimental berada pada kisaran -59,7 hingga -129,4 kJ/mol. Nah, bagaimana cara menentukan panas pembentukan inilah yang akan sedikit dibahas di tulisan ini. Pada dasarnya ada beberapa metode yang bisa digunakan antara lain :

1. Jika NTO dianggap garam C2N4O3H-H+, panas pembentukan standar bisa ditulis seperti persamaan 1
di mana energi kisi dari garam dapat diprediksi menggunakan rumus

rumus

energi kisi
nm dan nx tergantung dari sifat alamiah Mp+ dan Xq-. Nilai ini sama dengan 3 untuk ion monoatom dan 5 untuk ion poliatom linear dan 6 untuk ion poliatom non linear. Persamaan untuk energi potensial kisi UPOT memiliki bentuk

energi kisi potensial
pm adalah densitas g/cm^-3. Mm adalah massa Mr untuk material ionik, g dan koefisien y (kJ/mol cm) dan delta (kJ/mol) diambil dari literatur

2. Reaksi protonasi anion NTO dengan H+ pada level G2MP2 (bisa menggunakan GAMESS).

3. Menggunakan reaksi 4C(s) + 2H2 + 3O2 + 4N2 = 2C2N4O3H2. Ini yang akan akan kita bahas lebih jauh lagi.

Aku sudah melakukan beberapa kalkulasi menggunakan ab initio HF dengan beberapa basis set antara lain STO-3G, 3-21G, 4-31G dan 6-31G.

perhitungan
Energi yang digunakan setelah ditambahkan dengan koreksi ZPE.

Cukup mengejutkan karena hanya menggunakan HF/3-21G saja sudah bisa menghasilkan panas pembentukan yang sesuai dengan eksprerimen. Untuk mengkonversi dari panas pembentukan 0 K ke 298 K dapat digunakan rumus
H(298.15 K)-H(0) bisa dihitung dari Hcorr-ZPE dan untuk element bisa dicari di literatur.
Hasilnya untuk HF/3-21G -128,66 kJ/mol. Cukup mendekati eksperimen. Hasil ini cuma sekadar iseng-iseng saja, jadi wajar jika nantinya ada yang menemukan hasil yang lebih baik :, just share it!.

Oke, sekian dulu dan semoga bermanfa’at!

# Zhang, J.y, Du, H.c, Gong, X.d and Huang, Y.s, 2011, DFT Studies on a High Energy Density Cage Compound 4-Trinitroethyl-2,6,8,10,12-pentanitrohezaazaisowurzitane, J.Phys.Chem.A, 115, 6617-6621.

# Xue,H, Gao, H, Twamley, B and Shreeve, J, 2007, Energetic Salts of 3-Nitro-1,2,4-triazole-5-one,5-Nitroaminotetrazole, and Other Nitro-Substituted Azoles, Chem.Matter, 19, 1731-1739.

# Smith, M. W., Cliff, M. D. DSTO Publication 1999, DSTO-TR-0796.

# perhitungan dilakukan menggunakan NWChem.

# NTO

nto

One thought on “simple heat of formation NTO, just for fun

  1. Pingback: heat of formation of NTO salt, Jenkins equation « neax502 simple blog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s