TRINITROTOLUEN (TNT): STRUKTURA, LASTNOSTI, UPORABE, TVEGANJA, EKSPLOZIJA - KEMIJA - 2026

Trinitrotoluene organska spojina, sestavljena iz ogljika, kisika, vodika in dušika tri nitro skupinami NO ₂ . Njegova kemijska formula je C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ ali tudi kondenzirano formulo C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Njegovo polno ime je 2,4,6-trinitrotoluen, vendar je splošno znano kot TNT. Je bela kristalna trdna snov, ki lahko eksplodira, ko se segreje nad določeno temperaturo.

2,4,6-trinitrotoluen kristali, TNT. Wremmerswaal. Vir: Wikimedia Commons.

Prisotnost v trinitrotoluena od treh nitro -no ₂ skupin podpira dejstvo, da eksplodira z nekaj lahkoto. Zaradi tega se pogosto uporablja v eksplozivnih napravah, projektilih, bombah in granatah.

Uporabljali so ga tudi za peskanje pod vodo, v globokih vrtinah in za industrijske ali nevojne eksplozije.

TNT je nežen izdelek, ki lahko eksplodira tudi iz zelo močnih udarcev. Prav tako je strupen za ljudi, živali in rastline. Kraji, kjer je prišlo do njihovih eksplozij, so bili onesnaženi in se izvajajo preiskave, da bi odstranili ostanke te spojine.

Eden od načinov, kako učinkovito in poceni zmanjšati koncentracijo TNT-ja v onesnaženem okolju, je uporaba nekaterih vrst bakterij in gliv.

Kemična zgradba

2,4,6-trinitrotoluen je sestavljena iz C ₆ H ₅ -CH ₃ toluen molekulo , na katero tri nitro -no ₂ dodanimi skupine .

Tri nitro -no ₂ skupine so nameščena simetrično na benzenovem obroču toluena. Najdemo na položajih 2, 4 in 6, kjer je položaj 1 ustreza metil -CH ₃ .

Kemična zgradba 2,4,6-trinitrotoluen. Edgar181. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-trinitrotoluen

- TNT

- Trilita

- 2-metil-1,3,5-trinitrobenzen

Lastnosti

Fizično stanje

Brezbarvna do bledo rumena kristalna trdna snov. Iglasti kristali.

Molekularna teža

227,13 g / mol.

Tališče

80,5 ° C.

Vrelišče

Ne vre. Razpade z eksplozijo pri 240 ° C.

Plamenišče

Izmeriti ga ni mogoče, ker eksplodira.

Gostota

1,65 g / cm ³

Topnost

Skoraj netopno v vodi: 115 mg / L pri 23 ° C. Zelo rahlo topen v etanolu. Zelo topen v acetonu, piridinu, benzenu in toluenu.

Kemijske lastnosti

Pri segrevanju lahko eksplozivno razpade. Ko doseže 240 ° C, eksplodira. Prav tako lahko eksplodira, ko ga močno udarimo.

Pri segrevanju do razgradnje proizvaja strupene pline dušikove okside NO _x .

Proces eksplozije TNT

Eksplozija TNT vodi do kemične reakcije. V osnovi gre za proces zgorevanja, pri katerem se energija sprosti zelo hitro. Poleg tega se sproščajo plini, ki so sredstva za prenos energije.

TNT zlahka eksplodira, ko se segreje nad 240 ° C. Avtor: OpenClipart-Vectors. Vir: Pixabay.

Da pride do zgorevalne reakcije (oksidacije), morata biti prisotna gorivo in oksidant.

V primeru TNT, sta oba v isti molekuli, ker ogljik (C) in vodika (H) atomi so goriva in oksidant je kisik (O) nitro -no ₂ skupinama . To omogoča hitrejšo reakcijo.

TNT oksidacijska reakcija

Med zgorevalno reakcijo TNT se atomi preuredijo in kisik (O) ostane bližje ogljiku (C). Poleg tega se dušik v –NO ₂ reducira, da nastane dušikov plin N2 _, ki je veliko bolj stabilna spojina.

Eksplozijsko kemijsko reakcijo TNT lahko povzamemo na naslednji način:

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

Ogljik (C) nastane med eksplozijo v obliki črnega oblaka, prav tako nastane ogljikov monoksid (CO), to pa zato, ker v molekuli ni dovolj kisika, da bi lahko popolnoma oksidirali vse atome ogljika ( C) in vodik (H).

Pridobitev TNT-ja

TNT je spojina, ki jo človek ustvari le umetno.

V naravi ga ne najdemo. Proizvajajo ga le v nekaterih vojaških objektih.

To pripravimo z nitriranjem toluena (Ci ₆ H ₅ CH ₃ ) z mešanico dušikove kisline HNO ₃ in žveplove kisline H ₂ SO ₄ . Najprej dobimo mešanico orto- in para-nitrotoluenov, ki z naknadno močno nitracijo tvorijo simetrični trinitrotoluen.

Uporaba TNT-a

V vojaških dejavnostih

TNT je eksploziv, ki je bil uporabljen v vojaških napravah in eksplozijah.

Ročne bombe lahko vsebujejo TNT. Avtorji: Materialscientist, Nemo5576 in Tronno. Vir: Wikimedia Commons.

Uporablja se za polnjenje izstrelkov, granat in zračnih bomb, saj je do neprijetnega udarca, da zapusti sod orožja, dovolj neobčutljiv, vendar lahko eksplodira, če ga zadeti eksplozivni mehanizem.

Zračne bombe lahko vsebujejo TNT. Avtor: Christian Wittmann Vir: Pixabay.

Ni zasnovan za proizvodnjo pomembne razdrobljenosti ali izstrelitve projektilov.

V industrijskih aplikacijah

Uporabljali so ga za eksplozije industrijskega pomena, za podvodno peskanje (zaradi netopnosti v vodi) in globoke eksplozije v vodnjakih. V preteklosti so ga najpogosteje uporabljali za rušenje. Trenutno se uporablja v povezavi z drugimi spojinami.

Fotografija rezultata eksplozije za rušenje kamnin leta 1912. Takrat so TNT uporabljali pri peskanju, na primer za odpiranje cest za železnice. Slike knjižnega spletnega arhiva. Vir: Wikimedia Commons.

Prav tako je bil posrednik za barvila in fotografske kemikalije.

Tveganja TNT-ja

Lahko eksplodira, če je izpostavljen močni vročini, ognju ali močnemu sunku.

Draži oči, kožo in dihala. Je zelo strupena spojina tako za ljudi kot za živali, rastline in številne mikroorganizme.

Simptomi izpostavljenosti TNT vključujejo glavobol, šibkost, slabokrvnost, strupeni hepatitis, cianozo, dermatitis, poškodbe jeter, konjuktivitis, slab apetit, slabost, bruhanje, drisko, med drugimi.

Je mutagen, torej lahko spremeni genetske informacije (DNK) organizma, kar povzroča spremembe, ki so lahko povezane s pojavom dednih bolezni.

Razvrščeni so tudi kot kancerogeni ali rakavi povzročitelji.

Kontaminacija okolja s TNT

TNT je bil odkrit v tleh in vodah na območjih vojaških operacij, na mestih za izdelavo streliva in na katerih se izvajajo vojaške vaje.

Tla in vode vojnih območij ali vojaških operacij so bili onesnaženi s TNT. Avtor: Michael Gaida Vir: Pixabay.

Kontaminacija s TNT je nevarna za življenje živali, ljudi in rastlin. Čeprav se TNT trenutno uporablja v manjših količinah, je to ena izmed nitroaromatskih spojin, ki so jih največ uporabili v industriji eksplozivov.

Zaradi tega je eden tistih, ki največ prispeva k onesnaževanju okolja.

Raztopina za kontaminacijo s TNT

Potreba po "čiščenju" regij, onesnaženih s TNT, je spodbudila razvoj več postopkov sanacije. Sanacija je odstranjevanje onesnaževal iz okolja.

Sanacija z bakterijami in glivami

Mnogi mikroorganizmi so sposobni bioremediacije TNT-ja, na primer bakterije rodov Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium in Clostridium.

Ugotovljeno je bilo tudi, da obstajajo nekatere bakterije, ki so se razvile na mestih, kontaminiranih s TNT, in ki lahko preživijo in ga tudi razgradijo ali presnovijo kot vir hranil.

Escherichia coli je na primer pokazala izjemno sposobnost biotransformacije TNT-ja, saj ima več encimov, da ga napadajo, hkrati pa kaže visoko toleranco do njegove strupenosti.

Poleg tega lahko nekatere vrste gliv biotransformirajo TNT in ga spremenijo v neškodljive minerale.

Sanacija z algami

Po drugi strani so nekateri raziskovalci ugotovili, da ima alga Spirulina platensis sposobnost adsorbiranja na površini svojih celic in asimilira do 87% TNT-ja, prisotnega v vodah, onesnaženih s to spojino.

Toleranca te alge na TNT in njena sposobnost čiščenja z njo onesnažene vode kažeta na velik potencial te alge kot fitoremediatorja.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). 2,4,6-trinitrotoluen. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Eksplozivi. Mehanizem eksplozije. V Enciklopediji forenzičnih znanosti 2000, Strani 758–764. Pridobljeno od sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et al. (2018). O možnosti uporabe alge Spirulina za fitoremediacijo vode, onesnažene z 2,4,6-trinitrotoluenom. Anali agrarne znanosti 16 (2018) 348–351. Pridobljeno od bralca.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et al. (2018). Biotransformacija in razgradnja 2,4,6-trinitrotoluena z mikrobno presnovo in njihovo interakcijo. Obrambna tehnologija 14 (2018) 151–164. Pridobljeno iz pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et al. (2017). Sistemski biološki pristop k bioremediaciji nitroaromatike: omejena analiza 2,4,6-trinitrotoluenske biotransformacije z bakterije Escherichia coli. Molekule 2017, 22, 1242. Pridobljeno z mdpi.com.
6. Windholz, M. in sod. (uredniki) (1983). Indeks Merck. Enciklopedija kemikalij, zdravil in bioloških snovi. Deseta izdaja. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT in Boyd, RN (2002). Organska kemija. 6. izdaja Dvorana Prentice.