TRINITROTOLUOLS (TNT): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, RISKI, EKSPLOZIJA - ĶĪMIJA - 2025

Trinitrotoluols ir organisks savienojums, kas sastāv no oglekļa, skābekļa, ūdeņraža un slāpekļa trīs nitrograpām-NO ₂ . Tās ķīmiskā formula ir C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ vai arī saīsinātā formula C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Tās pilns nosaukums ir 2,4,6-trinitrotoluols, bet to parasti sauc par TNT. Tā ir balta kristāliska cieta viela, kas karstā virs noteiktas temperatūras var eksplodēt.

2,4,6-trinitrotoluola kristāli, TNT. Wremmerswaal. Avots: Wikimedia Commons.

Triju nitro-NO ₂ grupu klātbūtne trinitrotoluolā veicina faktu, ka tā eksplodē ar nelielu vieglumu. Šī iemesla dēļ to plaši izmanto sprādzienbīstamās ierīcēs, šāviņos, bumbās un granātās.

To izmantoja arī sprādzienam zem ūdens, dziļos urbumos un rūpnieciskos vai ar karu nesaistītos sprādzienos.

TNT ir delikāts produkts, kas var eksplodēt arī no ļoti spēcīgiem sitieniem. Tas ir arī toksisks cilvēkiem, dzīvniekiem un augiem. Vietas, kur notikuši viņu sprādzieni, ir piesārņotas, un tiek veikti izmeklējumi, lai likvidētu šī savienojuma paliekas.

Viens no veidiem, kas var būt efektīvs un lēts, lai samazinātu TNT koncentrāciju piesārņotajā vidē, ir dažu veidu baktēriju un sēnīšu izmantošana.

Ķīmiskā struktūra

2,4,6-trinitrotoluols veido molekulu toluols C ₆ H ₅ CH ₃ , ar kuru trīs nitro -NO ₂ ir pievienoti grupas .

Trīs nitro -NO ₂ grupas, kas atrodas simetriski benzola gredzenā toluola. Tie ir atrodami pozīcijas 2, 4 un 6, kur stāvoklis 1 sakrīt ar metilspirta -CH ₃ .

2,4,6-trinitrotoluēna ķīmiskā struktūra. Edgar181. Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

- Trinitrotoluols

- 2,4,6-Trinitrotoluols

- TNT

- Trilita

- 2-metil-1,3,5-trinitrobenzols

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Bezkrāsaina vai gaiši dzeltena kristāliska cieta viela. Adatu formas kristāli.

Molekulārais svars

227,13 g / mol.

Kušanas punkts

80,5 ° C.

Vārīšanās punkts

Tas nevārās. Sadalās ar sprādzienu 240 ºC temperatūrā.

Uzliesmošanas punkts

To nav iespējams izmērīt, jo tas eksplodē.

Blīvums

1,65 g / cm ³

Šķīdība

Gandrīz nešķīst ūdenī: 115 mg / L 23 ° C temperatūrā. Ļoti vāji šķīst etanolā. Ļoti labi šķīst acetonā, piridīnā, benzolā un toluolā.

Ķīmiskās īpašības

Sildot, var eksplodēt. Sasniedzot 240 ° C, tas eksplodē. Tas var arī eksplodēt, kad tas ir ļoti smagi cietis.

Kad tiek sasildīta līdz sadalīšanās tas rada toksiskas gāzes slāpekļa oksīdi NO _X .

TNT eksplozijas process

TNT eksplozija izraisa ķīmisku reakciju. Būtībā tas ir sadegšanas process, kurā enerģija tiek atbrīvota ļoti ātri. Turklāt izdalās gāzes, kas ir enerģijas pārneses līdzeklis.

TNT viegli eksplodē, karsējot virs 240 ° C. Autors: OpenClipart-Vectors. Avots: Pixabay.

Lai notiktu degšanas reakcija (oksidēšanās), jābūt klāt degvielai un oksidētājam.

TNT gadījumā abi ir vienā molekulā, jo oglekļa (C) un ūdeņraža (H) atomi ir kurināmais, un oksidētājs ir nitro-NO ₂ grupu skābeklis (O) . Tas ļauj ātrāk reaģēt.

TNT oksidācijas reakcija

TNT degšanas reakcijas laikā atomi pārkārtojas un skābeklis (O) paliek tuvāk ogleklim (C). Turklāt slāpeklis –NO ₂ tiek reducēts, veidojot slāpekļa gāzi N _2, kas ir daudz stabilāks savienojums.

TNT eksplozijas ķīmisko reakciju var apkopot šādi:

2 C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ → 7 CO ↑ + 7 C + 5 H ₂ O ↑ + 3 N ₂ ↑

Sprādziena laikā veidojas ogleklis (C) melna mākoņa formā, kā arī veidojas oglekļa monoksīds (CO), tāpēc ka molekulā nav pietiekami daudz skābekļa, lai pilnībā oksidētu visus oglekļa atomus ( C) un ūdeņradis (H).

TNT iegūšana

TNT ir savienojums, ko mākslīgi izgatavojis cilvēks.

Tas nav dabiski atrodams vidē. To ražo tikai dažās militārās iekārtās.

To sagatavo, nitrējot toluolu (C ₆ H ₅ –CH ₃ ) ar slāpekļskābes HNO ₃ un sērskābes H ₂ SO ₄ maisījumu . Vispirms iegūst orto- un para-nitrotoluolu maisījumu, kas pēc intensīvas nitrēšanas veido simetrisku trinitrotoluolu.

TNT lietojumi

Militārajās aktivitātēs

TNT ir sprāgstviela, kas izmantota militāros nolūkos un sprādzienos.

Rokas granātas var saturēt TNT. Autori: materiālu zinātnieks, Nemo5576 un Tronno. Avots: Wikimedia Commons.

To izmanto lādiņu, granātu un bumbas piepildīšanai gaisā, jo tā ir pietiekami nejutīga pret saņemto triecienu, lai atstātu ieroča mucu, bet tā var eksplodēt, kad to sit ar detonējošu mehānismu.

Gaisa bumbas var saturēt TNT. Autors: Kristians Vitmans. Avots: Pixabay.

Tas nav paredzēts ievērojamas sadrumstalotības radīšanai vai šāviņu palaišanai.

Rūpnieciskos nolūkos

To izmanto rūpnieciskas nozīmes sprādzieniem, sprādzieniem zem ūdens (sakarā ar tā nešķīstību ūdenī) un dziļu aku sprādzieniem. Agrāk to visbiežāk izmantoja nojaukšanai. Pašlaik to lieto kopā ar citiem savienojumiem.

Foto ar akmeņu nojaukšanas sprādziena rezultātiem 1912. gadā. Tajā laikā TNT izmantoja sprādzienos, kas bija nepieciešami, piemēram, dzelzceļa ceļu atvēršanai. Interneta arhīva grāmatu attēli. Avots: Wikimedia Commons.

Tas ir bijis arī starpnieks krāsvielām un fotoķimikālijām.

TNT riski

Var eksplodēt, ja tiek pakļauts intensīvam karstumam, ugunij vai spēcīgam triecienam.

Tas kairina acis, ādu un elpošanas ceļus. Tas ir ļoti toksisks savienojums gan cilvēkiem, gan dzīvniekiem, augiem un daudziem mikroorganismiem.

TNT iedarbības simptomi cita starpā ir galvassāpes, vājums, anēmija, toksisks hepatīts, cianoze, dermatīts, aknu bojājumi, konjunktivīts, slikta apetīte, slikta dūša, vemšana, caureja.

Tas ir mutagēns, tas ir, tas var mainīt organisma ģenētisko informāciju (DNS), izraisot izmaiņas, kas var būt saistītas ar iedzimtu slimību parādīšanos.

Tas ir klasificēts arī kā kancerogēna vai vēža ģenerators.

Vides piesārņojums ar TNT

TNT ir atklāts augsnēs un ūdeņos militāro operāciju apgabalos, munīcijas ražošanas vietās un vietās, kur tiek veiktas militārās apmācības operācijas.

Kara zonu vai militāro operāciju augsne un ūdeņi ir piesārņoti ar TNT. Autors: Maikls Gaida. Avots: Pixabay.

Piesārņojums ar TNT ir bīstams dzīvnieku, cilvēku un augu dzīvībai. Lai arī TNT patlaban izmanto mazākos daudzumos, tas ir viens no nitroaromātiskajiem savienojumiem, kas visvairāk izmantots sprāgstvielu rūpniecībā.

Šī iemesla dēļ tas ir viens no tiem, kas visvairāk ietekmē vides piesārņojumu.

TNT piesārņojuma risinājums

Nepieciešamība "notīrīt" TNT piesārņotos reģionus ir motivējusi vairāku sanācijas procesu attīstību. Sanācija ir piesārņotāju noņemšana no apkārtējās vides.

Sanācija ar baktērijām un sēnītēm

Daudzi mikroorganismi, piemēram, Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium un Clostridium ģints baktērijas ir spējīgi bioreducēt TNT.

Tika arī atklāts, ka ir noteiktas baktērijas, kuras ir attīstījušās vietās, kas ir piesārņotas ar TNT, un kuras var izdzīvot, kā arī noārdīties vai metabolizēt to kā barības vielu avotu.

Escherichia coli, piemēram, ir parādījusi izcilu spēju biotransformēt TNT, jo tam ir vairāki fermenti, lai uzbrūk tam, vienlaikus demonstrējot augstu toleranci pret tā toksicitāti.

Turklāt dažas sēņu sugas var bioloģiski pārveidot TNT, pārvēršot to par nekaitīgiem minerāliem.

Sanācija ar aļģēm

No otras puses, daži pētnieki ir atklājuši, ka Spirulina platensis aļģēm ir spēja adsorbēties uz savu šūnu virsmas un asimilēt līdz 87% TNT, kas atrodas ūdeņos, kas piesārņoti ar šo savienojumu.

Šīs aļģes tolerance pret TNT un tās spēja attīrīt ar to piesārņoto ūdeni norāda uz šo aļģu lielo potenciālu kā fitoremediatoru.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). 2,4,6-Trinitrotoluols. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Sprāgstvielas. Sprādziena mehānisms. Kriminālistikas enciklopēdijā 2000, 758.-764. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et al. (2018). Par aļģu Spirulina pielietošanas iespējām ar 2,4,6-trinitrotoluolu piesārņota ūdens fitoremediācijai. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Atgūts no lasītāja.elsevier.com.
4. Serrano-Gonzalez, MY et al. (2018). 2,4,6-trinitrotoluola biotransformācija un sadalīšanās mikrobu metabolisma ceļā un to mijiedarbība. Aizsardzības tehnoloģija 14 (2018) 151-164. Atgūts no pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et al. (2017). Sistēmu bioloģijas pieeja nitroaromātisko līdzekļu bioremedicācijai: 2,4,6-Trinitrotoluola biotransformācijas ar ierobežojumiem balstīta analīze, izmantojot Escherichia coli. Molekulas 2017, 22, 1242. Atgūts no vietnes mdpi.com.
6. Windholz, M. et al. (redaktori) (1983). Merck indekss. Ķīmisko, narkotisko un bioloģisko līdzekļu enciklopēdija. Desmitais izdevums. Merck & CO., Inc.
7. Morisons, RT un Boids, RN (2002). Organiskā ķīmija. 6. izdevums. Prentice zāle.