Struktura trinitrotoluenu (TNT), właściwości, zastosowania, zagrożenia, wybuch

3765
Jonah Lester

Plik trinitrotoluen jest związkiem organicznym składającym się z węgla, tlenu, wodoru i azotu z trzema grupami nitro-NOdwa. Jego wzór chemiczny to C.6H.dwa(CH3)(NIEdwa)3 lub też skondensowaną formułę C7H.5N3LUB6.

Jego pełna nazwa to 2,4,6-trinitrotoluen, ale jest powszechnie znany jako TNT. Jest to biała krystaliczna substancja stała, która może eksplodować po podgrzaniu powyżej określonej temperatury.

Kryształy 2,4,6-trinitrotoluenu, TNT. Wremmerswaal [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Obecność w trinitrotoluenie trzech grup nitro-NOdwa sprzyja temu, że eksploduje z pewną łatwością. Z tego powodu jest szeroko stosowany w urządzeniach wybuchowych, pociskach, bombach i granatach..

Był również używany do wysadzania pod wodą, w głębokich studniach oraz do eksplozji przemysłowych lub niezwiązanych z wojną..

TNT to delikatny produkt, który może również wybuchnąć od bardzo silnych uderzeń. Jest również toksyczny dla ludzi, zwierząt i roślin. Miejsca, w których doszło do ich wybuchów, zostały skażone i trwają badania mające na celu usunięcie pozostałości tego związku.

Jednym ze sposobów skutecznego i niedrogiego zmniejszenia stężenia trotylu w zanieczyszczonym środowisku jest użycie niektórych rodzajów bakterii i grzybów..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura chemiczna
  • 2 Nazewnictwo
  • 3 Właściwości
    • 3.1 Stan fizyczny
    • 3.2 Masa cząsteczkowa
    • 3.3 Temperatura topnienia
    • 3.4 Temperatura wrzenia
    • 3.5 Temperatura zapłonu
    • 3.6 Gęstość
    • 3.7 Rozpuszczalność
    • 3.8 Właściwości chemiczne
  • 4 Proces wybuchu trotylu
    • 4.1 Reakcja utleniania TNT
  • 5 Uzyskanie TNT
  • 6 Zastosowania TNT
    • 6.1 W działaniach wojskowych
    • 6.2 W zastosowaniach przemysłowych
  • 7 Ryzyka związane z trotylem
  • 8 Zanieczyszczenie środowiska TNT
    • 8.1 Rozwiązanie do zanieczyszczenia TNT
    • 8.2 Rekultywacja bakteriami i grzybami
    • 8.3 Rekultywacja algami
  • 9 Odniesienia

Struktura chemiczna

2,4,6-Trinitrotoluen składa się z jednej cząsteczki toluenu C.6H.5-CH3, do którego dodano trzy grupy nitro-NOdwa.

Trzy grupy nitro-NOdwa są one rozmieszczone symetrycznie na pierścieniu benzenowym toluenu. Znajdują się w pozycjach 2, 4 i 6, gdzie pozycja 1 odpowiada metylo-CH3.

Struktura chemiczna 2,4,6-trinitrotoluenu. Edgar181 [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-Trinitrotoluen

- TNT

- Trilite

- 2-metylo-1,3,5-trinitrobenzen

Nieruchomości

Stan fizyczny

Bezbarwne do bladożółtego krystaliczne ciało stałe. Kryształy w kształcie igieł.

Waga molekularna

227,13 g / mol.

Temperatura topnienia

80,5 ° C.

Temperatura wrzenia

Nie gotuje się. Rozkłada się podczas wybuchu w temperaturze 240 ºC.

Temperatura zapłonu

Nie można go zmierzyć, ponieważ wybucha.

Gęstość

1,65 g / cm3

Rozpuszczalność

Prawie nierozpuszczalny w wodzie: 115 mg / L w 23 ° C. Bardzo słabo rozpuszczalny w etanolu. Bardzo dobrze rozpuszczalny w acetonie, pirydynie, benzenie i toluenie.

Właściwości chemiczne

Może rozkładać się wybuchowo po podgrzaniu. Po osiągnięciu 240 ° C wybucha. Może również eksplodować przy bardzo silnych ciosach.

Po podgrzaniu do rozkładu wytwarza toksyczne gazy tlenków azotu NOx.

Proces wybuchu trotylu

Wybuch trotylu prowadzi do reakcji chemicznej. Zasadniczo jest to proces spalania, w którym energia jest uwalniana bardzo szybko. Ponadto emitowane są gazy, które są czynnikami przenoszenia energii.

TNT łatwo wybucha po podgrzaniu powyżej 240 ° C. Autor: OpenClipart -ectors. Źródło: Pixabay.

Paliwo i utleniacz muszą być obecne, aby zaszła reakcja spalania (utlenianie).

W przypadku TNT oba są w tej samej cząsteczce, ponieważ atomy węgla (C) i wodoru (H) są paliwami, a utleniaczem jest tlen (O) z grup nitro-NO.dwa. Pozwala to na szybszą reakcję.

Reakcja utleniania TNT

Podczas reakcji spalania trotylu atomy przestawiają się, a tlen (O) pozostaje bliżej węgla (C). Ponadto azot z grupy -NOdwa redukuje się do azotu gazowego Ndwa który jest dużo bardziej stabilnym związkiem.

Wybuchową reakcję chemiczną trotylu można podsumować w następujący sposób:

2 C7H.5N3LUB6 → 7 CO ↑ + 7 C + 5 H.dwaO ↑ + 3 N.dwa

Podczas eksplozji powstaje węgiel (C) w postaci czarnej chmury, a także powstaje tlenek węgla (CO), ponieważ w cząsteczce nie ma wystarczającej ilości tlenu, aby całkowicie utleniać wszystkie atomy węgla (C) i obecny wodór (H).

Zdobycie TNT

TNT jest związkiem wytwarzanym wyłącznie sztucznie przez człowieka.

Nie występuje naturalnie w środowisku. Występuje tylko w niektórych instalacjach wojskowych.

Jest przygotowywany przez nitrowanie toluenu (C.6H.5-CH3) z mieszaniną kwasu azotowego HNO3 i kwas siarkowy H.dwapołudniowy zachód4. Najpierw otrzymujesz mieszankę orto- Y w celu-nitrotolueny, które w wyniku azotowania energetycznego tworzą symetryczny trinitrotoluen.

Zastosowania TNT

W działaniach wojskowych

TNT to materiał wybuchowy, który był używany w urządzeniach wojennych i wybuchach wojskowych.

Granaty ręczne mogą zawierać TNT. Autorzy: Materiałoznawca, Nemo5576 i Tronno. Źródło: Wikimedia Commons.

Służy do napełniania pocisków, granatów i bomb powietrznych, ponieważ jest wystarczająco niewrażliwy na otrzymane uderzenie, aby opuścić lufę broni, ale może eksplodować po trafieniu mechanizmem detonatora.

Bomby lotnicze mogą zawierać trotyl. Autor: Christian Wittmann. Źródło: Pixabay.

Nie jest przeznaczony do wytwarzania znacznych fragmentacji ani wystrzeliwania pocisków.

W zastosowaniach przemysłowych

Był używany do eksplozji o znaczeniu przemysłowym, do eksplozji podwodnych (ze względu na nierozpuszczalność w wodzie) i eksplozji głębokich. W przeszłości był najczęściej używany do rozbiórki. Obecnie jest używany razem z innymi związkami.

Zdjęcie wyniku eksplozji w celu wyburzenia skał w 1912 roku. W tamtych czasach trotyl był używany do wysadzeń wymaganych np. Do otwierania dróg dla kolei. Obrazy książek z archiwum internetowego [bez ograniczeń]. Źródło: Wikimedia Commons.

Był również pośrednikiem dla barwników i chemikaliów fotograficznych.

Ryzyko TNT

Może wybuchnąć w przypadku narażenia na intensywne ciepło, ogień lub bardzo silne wstrząsy.

Działa drażniąco na oczy, skórę i drogi oddechowe. Jest związkiem bardzo toksycznym zarówno dla ludzi, jak i dla zwierząt, roślin i wielu mikroorganizmów..

Objawy narażenia na TNT obejmują między innymi bóle głowy, osłabienie, anemię, toksyczne zapalenie wątroby, sinicę, zapalenie skóry, uszkodzenie wątroby, zapalenie spojówek, słaby apetyt, nudności, wymioty, biegunkę..

Jest mutagenem, czyli może zmieniać informację genetyczną (DNA) organizmu powodując zmiany, które mogą być związane z pojawieniem się chorób dziedzicznych.

Został również sklasyfikowany jako czynnik rakotwórczy lub generator raka.

Zanieczyszczenie środowiska TNT

TNT wykryto w glebach i wodach na obszarach prowadzenia działań wojennych, w miejscach produkcji amunicji oraz w miejscach prowadzenia wojskowych operacji szkoleniowych..

Gleby i wody stref wojennych lub działań wojennych zostały zanieczyszczone trotylem. Autor: Michael Gaida. Źródło: Pixabay.

Zanieczyszczenie TNT jest niebezpieczne dla życia zwierząt, ludzi i roślin. Chociaż TNT jest obecnie używany w mniejszych ilościach, jest jednym ze związków nitroaromatycznych, które były najczęściej używane w przemyśle materiałów wybuchowych..

Z tego powodu jest jednym z tych, które w największym stopniu przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska..

Rozwiązanie do zanieczyszczenia TNT

Potrzeba „oczyszczenia” regionów skażonych trotylem stał się motywacją do opracowania kilku procesów remediacyjnych. Remediacja to usuwanie zanieczyszczeń ze środowiska.

Rekultywacja bakteriami i grzybami

Wiele mikroorganizmów, takich jak bakterie z rodzaju, jest zdolnych do bioremediacji TNT Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium Y Clostridium.

Stwierdzono również, że istnieją pewne bakterie, które wyewoluowały w miejscach skażonych TNT i które mogą przetrwać, a także degradować lub metabolizować go jako źródło składników odżywczych.

Plik Escherichia coli Na przykład wykazał wyjątkową zdolność do biotransformacji TNT, ponieważ atakuje go wiele enzymów, wykazując jednocześnie wysoką tolerancję na jego toksyczność..

Ponadto niektóre gatunki grzybów mogą biotransformować TNT, zamieniając go w nieszkodliwe minerały..

Rekultywacja alg

Z drugiej strony, niektórzy badacze odkryli, że alga Spirulina platensis ma zdolność adsorbowania na powierzchni komórek i przyswajania do 87% TNT obecnego w wodzie zanieczyszczonej tym związkiem.

Tolerancja tego glonu na trotyl i jego zdolność do oczyszczania zanieczyszczonej nim wody wskazuje na duży potencjał tego glonu jako fitoremediatora..

Bibliografia

  1. NAS. National Library of Medicine. (2019). 2,4,6-Trinitrotoluen. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Murray, S.G. (2000). Materiały wybuchowe. Mechanizm wybuchu. W Encyclopedia of Forensic Sciences 2000, strony 758-764. Odzyskany z sciencedirect.com.
  3. Adamia, G. i in. (2018). O możliwości zastosowania alg Spirulina do fitoremediacji wód zanieczyszczonych 2,4,6-trinitrotoluenem. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Odzyskany z reader.elsevier.com.
  4. Serrano-González, M.Y. et al. (2018). Biotransformacja i degradacja 2,4,6-trinitrotoluenu przez metabolizm drobnoustrojów i ich interakcje. Technologia obronna 14 (2018) 151-164. Odzyskany z pdf.sciencedirectassets.com.
  5. Iman, M. i in. (2017). Podejście biologii systemowej do bioremediacji nitroaromatów: analiza oparta na ograniczeniach biotransformacji 2,4,6-trinitrotoluenu metodą Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Odzyskane z mdpi.com.
  6. Windholz, M. i in. (redaktorzy) (1983). Indeks Merck. Encyklopedia chemikaliów, leków i środków biologicznych. Wydanie dziesiąte. Merck & CO., Inc.
  7. Morrison, R.T. i Boyd, R.N. (2002). Chemia organiczna. 6th Edition. Prentice-Hall.

Jeszcze bez komentarzy