Struktura trinitrotoluenu (TNT), vlastnosti, použití, rizika, exploze

4936
Alexander Pearson

The trinitrotoluen je organická sloučenina složená z uhlíku, kyslíku, vodíku a dusíku se třemi nitro-NO skupinamidva. Jeho chemický vzorec je C.6Hdva(CH3)(NEdva)3 nebo také kondenzovaný vzorec C7H5N3NEBO6.

Jeho celé jméno je 2,4,6-trinitrotoluen, ale je obecně známé jako TNT. Je to bílá krystalická pevná látka, která může explodovat při zahřátí nad určitou teplotu.

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

Přítomnost tří nitro-NO skupin v trinitrotoluenudva upřednostňuje skutečnost, že s trochou lehkosti exploduje. Z tohoto důvodu byl široce používán ve výbušných zařízeních, projektilech, bombách a granátech..

Používá se také pro tryskání pod vodou, v hlubokých vrtech a pro průmyslové nebo nevojnové výbuchy..

TNT je jemný produkt, který může explodovat také při velmi silných úderech. Je také toxický pro člověka, zvířata a rostliny. Místa, kde došlo k jejich výbuchům, byla kontaminována a probíhají vyšetřování, aby se odstranily zbytky této sloučeniny.

Jedním ze způsobů, které mohou být účinné a levné ke snížení koncentrace TNT v kontaminovaném prostředí, je použití některých druhů bakterií a hub..

Rejstřík článků

  • 1 Chemická struktura
  • 2 Názvosloví
  • 3 Vlastnosti
    • 3.1 Fyzický stav
    • 3,2 Molekulová hmotnost
    • 3.3 Teplota tání
    • 3.4 Bod varu
    • 3.5 Bod vzplanutí
    • 3.6 Hustota
    • 3.7 Rozpustnost
    • 3.8 Chemické vlastnosti
  • 4 Proces exploze TNT
    • 4.1 Oxidační reakce TNT
  • 5 Získání TNT
  • 6 Použití TNT
    • 6.1 Ve vojenských činnostech
    • 6.2 V průmyslových aplikacích
  • 7 Rizika TNT
  • 8 Znečištění životního prostředí pomocí TNT
    • 8.1 Řešení kontaminace TNT
    • 8.2 Sanace bakteriemi a houbami
    • 8.3 Sanace řasami
  • 9 Odkazy

Chemická struktura

2,4,6-trinitrotoluen je tvořen jednou molekulou toluenu C6H5-CH3, ke kterým byly přidány tři nitro-NO skupinydva.

Tři nitro-NO skupinydva jsou symetricky umístěny na benzenovém kruhu toluenu. Nacházejí se v pozicích 2, 4 a 6, kde poloha 1 odpovídá methyl-CH3.

Chemická struktura 2,4,6-trinitrotoluenu. Edgar181 [Public domain]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-trinitrotoluen

- TNT

- Trilite

- 2-methyl-l, 3,5-trinitrobenzen

Vlastnosti

Fyzický stav

Bezbarvá až světle žlutá krystalická pevná látka. Krystaly ve tvaru jehly.

Molekulární váha

227,13 g / mol.

Bod tání

80,5 ° C.

Bod varu

Nevřídí se. Rozkládá se při výbuchu při 240 ° C.

Bod vzplanutí

Není možné to změřit, protože exploduje.

Hustota

1,65 g / cm3

Rozpustnost

Téměř nerozpustný ve vodě: 115 mg / l při 23 ° C. Velmi málo rozpustný v ethanolu. Velmi dobře rozpustný v acetonu, pyridinu, benzenu a toluenu.

Chemické vlastnosti

Při zahřátí se může explozivně rozložit. Po dosažení 240 ° C exploduje. Může také explodovat, když utrpí velmi silné rány.

Při zahřátí na rozklad vznikají toxické plyny oxidů dusíku NOX.

Proces výbuchu TNT

Výbuch TNT vede k chemické reakci. V zásadě se jedná o spalovací proces, při kterém se energie uvolňuje velmi rychle. Kromě toho jsou emitovány plyny, které jsou činiteli pro přenos energie.

TNT snadno exploduje při zahřátí nad 240 ° C. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Aby mohlo dojít ke spalovací reakci (oxidaci), musí být přítomno palivo a okysličovadlo.

V případě TNT jsou oba ve stejné molekule, protože atomy uhlíku (C) a vodíku (H) jsou paliva a oxidant je kyslík (O) nitro-NO skupin.dva. To umožňuje rychlejší reakci.

Oxidační reakce TNT

Během spalovací reakce TNT se atomy přeskupují a kyslík (O) zůstává blíže uhlíku (C). Kromě toho dusík -NOdva se redukuje za vzniku plynného dusíku Ndva což je mnohem stabilnější sloučenina.

Výbušnou chemickou reakci TNT lze shrnout následovně:

2 C.7H5N3NEBO6 → 7 CO ↑ + 7 C + 5 HdvaO ↑ + 3 N.dva

Uhlík (C) je produkován během exploze ve formě černého mraku a také se tvoří oxid uhelnatý (CO), protože v molekule není dostatek kyslíku k úplné oxidaci všech atomů uhlíku (C) a vodík (H).

Získání TNT

TNT je sloučenina vyrobená pouze uměle člověkem.

V prostředí se přirozeně nenachází. Vyskytuje se pouze u některých vojenských zařízení.

Připravuje se nitrací toluenu (C6H5-CH3) se směsí kyseliny dusičné HNO3 a kyselina sírová HdvaSW4. Nejprve dostanete směs ortho- Y v následujících situacích-nitrotolueny, které následnou energetickou nitrací tvoří symetrický trinitrotoluen.

Použití TNT

Ve vojenských činnostech

TNT je výbušnina, která byla použita ve válečných zařízeních a vojenských výbuchech.

Ruční granáty mohou obsahovat TNT. Autoři: Materialscientist, Nemo5576 a Tronno. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používá se k plnění projektilů, granátů a vzdušných bomb, protože je dostatečně necitlivý na nárazy, aby mohl opustit hlaveň zbraně, ale může explodovat, když je zasažen detonátorovým mechanismem.

Letecké bomby mohou obsahovat TNT. Autor: Christian Wittmann. Zdroj: Pixabay.

Není určen k výrobě významné fragmentace nebo odpalování projektilů.

V průmyslových aplikacích

Používá se k výbuchům průmyslového zájmu, k tryskání pod vodou (kvůli jeho nerozpustnosti ve vodě) a výbuchům hlubokých vrtů. V minulosti se nejčastěji používala k demolici. V současné době se používá společně s jinými sloučeninami.

Fotografie výsledku výbuchu při demolici hornin v roce 1912. V té době byl TNT používán při trhacích pracích vyžadovaných například k otevírání silnic pro železnice. Obrázky z internetových archivů [bez omezení]. Zdroj: Wikimedia Commons.

Rovněž byl prostředníkem pro barviva a fotografické chemikálie.

Rizika TNT

Může explodovat, je-li vystaven intenzivnímu teplu, ohni nebo velmi silným nárazům.

Dráždí oči, kůži a dýchací cesty. Je to velmi toxická sloučenina jak pro člověka, tak pro zvířata, rostliny a mnoho mikroorganismů..

Mezi příznaky expozice TNT patří mimo jiné bolest hlavy, slabost, anémie, toxická hepatitida, cyanóza, dermatitida, poškození jater, konjunktivitida, špatná chuť k jídlu, nevolnost, zvracení..

Je to mutagen, to znamená, že může změnit genetickou informaci (DNA) organismu a způsobit změny, které mohou souviset s výskytem dědičných onemocnění.

Rovněž byl klasifikován jako karcinogen nebo generátor rakoviny.

Znečištění životního prostředí pomocí TNT

TNT byl detekován v půdách a vodách v oblastech vojenských bojových operací, ve výrobních závodech munice a kde se provádějí vojenské výcvikové operace..

Půdy a vody válečných zón nebo vojenských operací byly kontaminovány TNT. Autor: Michael Gaida. Zdroj: Pixabay.

Kontaminace TNT je nebezpečná pro život zvířat, lidí a rostlin. Ačkoli se TNT v současné době používá v menším množství, je jednou z nitroaromatických sloučenin, které se v průmyslu výbušnin používají nejvíce..

Z tohoto důvodu je jedním z těch, které nejvíce přispívají ke znečištění životního prostředí..

Řešení kontaminace TNT

Potřeba „vyčistit“ regiony kontaminované TNT motivovala vývoj několika sanačních procesů. Sanace je odstranění znečišťujících látek z prostředí.

Sanace bakteriemi a houbami

Mnoho mikroorganismů je schopno biologicky upravovat TNT, například bakterie rodu Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium Y Clostridium.

Bylo také zjištěno, že existují určité bakterie, které se vyvinuly na místech kontaminovaných TNT a které mohou přežít a také je degradovat nebo metabolizovat jako zdroj živin.

The Escherichia coli Například prokázal vynikající schopnost biotransformace TNT, protože má několik enzymů, které jej napadají, což současně ukazuje vysokou toleranci vůči jeho toxicitě.

Některé druhy hub navíc mohou biotransformovat TNT a přeměnit jej na neškodné minerály..

Sanace řas

Na druhou stranu, někteří vědci zjistili, že řasy Spirulina platensis má schopnost adsorbovat na povrchu vašich buněk a asimilovat až 87% TNT přítomného ve vodě kontaminované touto sloučeninou.

Tolerance této řasy vůči TNT a její schopnost čistit vodu znečištěnou jí svědčí o vysokém potenciálu těchto řas jako fytoremediatoru..

Reference

  1. NÁS. Národní lékařská knihovna. (2019). 2,4,6-trinitrotoluen. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  2. Murray, S.G. (2000). Výbušniny Mechanismus výbuchu. V Encyclopedia of Forensic Sciences 2000, strany 758-764. Obnoveno ze sciencedirect.com.
  3. Adamia, G. a kol. (2018). O možnosti aplikace řasy Spirulina pro fytoremediaci vody znečištěné 2,4,6-trinitrotoluenem. Annals of Agrární věda 16 (2018) 348-351. Obnoveno z reader.elsevier.com.
  4. Serrano-González, M.Y. et al. (2018). Biotransformace a degradace 2,4,6-trinitrotoluenu mikrobiálním metabolizmem a jejich interakce. Defense Technology 14 (2018) 151-164. Obnoveno z pdf.sciencedirectassets.com.
  5. Iman, M. a kol. (2017). Systémový biologický přístup k bioremediaci nitroaromatiky: analýza založená na omezeních biotransformace 2,4,6-trinitrotoluenu pomocí Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Obnoveno z mdpi.com.
  6. Windholz, M. a kol. (redaktoři) (1983). Index společnosti Merck. Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Desáté vydání. Merck & CO., Inc..
  7. Morrison, R.T. a Boyd, R.N. (2002). Organická chemie. 6. vydání. Prentice-Hall.

Zatím žádné komentáře