TRINITROTOLUÉN (TNT): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIA, RIZIKÁ, VÝBUCH - CHÉMIA - 2026

Trinitrotoluén je organická zlúčenina pozostávajúca z uhlíka, kyslíka, vodíka a dusíka, tri nitroskupiny -NO ₂ . Jeho chemický vzorec je C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ , alebo tiež kondenzované vzorec C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Jeho plné meno je 2,4,6-trinitrotoluén, bežne sa však nazýva TNT. Je to biela kryštalická pevná látka, ktorá môže pri zahriatí nad určitú teplotu vybuchnúť.

Kryštály 2,4,6-trinitrotoluénu, TNT. Wremmerswaal. Zdroj: Wikimedia Commons.

Prítomnosť v trinitrotoluén z troch nitro -NO ₂ skupín podporuje skutočnosť, že exploduje s určitou ľahkosťou. Z tohto dôvodu sa široko používa vo výbušných zariadeniach, projektiloch, bombách a granátoch.

Používa sa tiež na trhacie práce pod vodou, v hlbokých studniach a na priemyselné alebo nevojnové výbuchy.

TNT je chúlostivý produkt, ktorý môže vybuchnúť aj pri veľmi silných nárazoch. Je tiež toxický pre ľudí, zvieratá a rastliny. Miesta, v ktorých došlo k ich výbuchom, boli kontaminované a vykonávajú sa výskumy na odstránenie zvyškov tejto zlúčeniny.

Jedným spôsobom, ktorý môže byť účinný a lacný na zníženie koncentrácie TNT v kontaminovanom prostredí, je použitie niektorých druhov baktérií a húb.

Chemická štruktúra

2,4,6-trinitrotoluén je tvorený molekulou toluénu C ₆ H ₅ -CH ₃ , na ktorých tri nitro -NO ₂ boli pridané skupiny .

Tri nitroskupiny -NO ₂ skupiny sú umiestnené symetricky na benzénové kruhu toluénu. Tie sa nachádzajú v polohách 2, 4 a 6, kde poloha 1 zodpovedá metyl -CH ₃ .

Chemická štruktúra 2,4,6-trinitrotoluénu. Edgar181. Zdroj: Wikimedia Commons.

názvoslovie

- trinitrotoluén

- 2,4,6-trinitrotoluén

- TNT

- Trilita

- 2-metyl-l, 3,5-trinitrobenzén

vlastnosti

Fyzický stav

Bezfarebná až bledožltá kryštalická tuhá látka. Ihlové kryštály.

Molekulová hmotnosť

227,13 g / mol.

Bod topenia

80,5 ° C

Bod varu

To sa nevarí. Rozkladá sa pri explózii pri 240 ° C.

Bod vzplanutia

Nie je možné ju zmerať, pretože exploduje.

Hustota

1,65 g / cm ³

rozpustnosť

Takmer nerozpustný vo vode: 115 mg / l pri 23 ° C. Veľmi mierne rozpustný v etanole. Veľmi rozpustný v acetóne, pyridíne, benzéne a toluéne.

Chemické vlastnosti

Pri zahriatí sa môže explozívne rozložiť. Po dosiahnutí 240 ° C exploduje. Môže tiež explodovať, keď je zasiahnutý veľmi tvrdo.

Po zahriatí na rozklad vytvára toxické plyny oxidov dusíka NO _x .

Proces výbuchu TNT

Výbuch TNT vedie k chemickej reakcii. V zásade ide o proces spaľovania, v ktorom sa energia uvoľňuje veľmi rýchlo. Ďalej sa uvoľňujú plyny, ktoré sú činiteľmi prenosu energie.

Pri zahriatí nad 240 ° C TNT ľahko vybuchne. Autor: OpenClipart-Vectors. Zdroj: Pixabay.

Aby došlo k reakcii spaľovania (oxidácii), musí byť prítomné palivo a oxidačné činidlo.

V prípade TNT, obaja sú v rovnakej molekule, pretože uhlík (C) a vodíka (H) atómy sú palivá a oxidačným činidlom je kyslík (O) z nitro -NO ₂ skupín . To umožňuje rýchlejšiu reakciu.

Oxidačná reakcia TNT

Počas spaľovacej reakcie TNT zostávajú atómy a kyslík (O) bližšie k uhlíku (C). Okrem toho je dusík v -NO _2, sa redukuje na plynný dusík N _2, čo je oveľa viac stabilný zlúčenina.

Výbuchová chemická reakcia TNT sa dá zhrnúť takto:

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

Pri výbuchu sa vytvára uhlík (C) vo forme čierneho oblaku a vytvára sa tiež oxid uhoľnatý (CO), čo je spôsobené tým, že v molekule nie je dostatok kyslíka na úplnú oxidáciu všetkých atómov uhlíka ( C) a vodík (H).

Získanie TNT

TNT je zlúčenina vyrábaná iba umelo.

V prostredí sa prirodzene nenachádza. Vyrába sa iba v niektorých vojenských zariadeniach.

Je pripravený nitrácia toluénu (C ₆ H ₅ -CH ₃ ), so zmesou kyseliny dusičnej HNO ₃ a kyseliny sírovej H ₂ SO ₄ . Najskôr sa získa zmes orto- a para-nitrotoluénov, ktoré následnou silnou nitráciou tvoria symetrický trinitrotoluén.

Použitie TNT

Vo vojenských činnostiach

TNT je výbušnina, ktorá sa používa vo vojenských zariadeniach a výbuchoch.

Ručné granáty môžu obsahovať TNT. Autori: Materialcientist, Nemo5576 a Tronno. Zdroj: Wikimedia Commons.

Používa sa na vypĺňanie projektilov, granátov a vzdušných bômb, pretože nie je dostatočne citlivý na náraz, ktorý by mal opustiť hlaveň zbrane, ale môže pri explózii explodovať.

Letecké bomby môžu obsahovať TNT. Autor: Christian Wittmann. Zdroj: Pixabay.

Nie je navrhnutý tak, aby spôsoboval výraznú fragmentáciu alebo spustenie projektilov.

V priemyselných aplikáciách

Používa sa pri výbuchoch priemyselného významu, pri tryskaní pod vodou (kvôli jeho nerozpustnosti vo vode) a pri výbuchoch hlbokých vrtov. V minulosti sa najčastejšie používal na búranie. V súčasnosti sa používa v spojení s inými zlúčeninami.

Fotografia o výsledku výbuchu na zbúranie hornín v roku 1912. V tom čase sa TNT používala na trhacie práce, napríklad na otvorenie ciest pre železnice. Internetové archívne knihy. Zdroj: Wikimedia Commons.

Je tiež sprostredkovateľom farbív a fotografických chemikálií.

Riziká TNT

Ak je vystavený intenzívnemu teplu, ohňu alebo silnému nárazu, môže vybuchnúť.

Dráždi oči, pokožku a dýchacie cesty. Je to veľmi toxická zlúčenina pre ľudí i pre zvieratá, rastliny a mnoho mikroorganizmov.

Medzi príznaky vystavenia TNT patrí okrem iného bolesť hlavy, slabosť, anémia, toxická hepatitída, cyanóza, dermatitída, poškodenie pečene, konjunktivitída, nechutenstvo, nevoľnosť, zvracanie, hnačka.

Je to mutagén, to znamená, že môže zmeniť genetické informácie (DNA) organizmu, čo spôsobuje zmeny, ktoré môžu súvisieť s výskytom dedičných chorôb.

Bol tiež klasifikovaný ako karcinogénny alebo rakovinový generátor.

Kontaminácia životného prostredia pomocou TNT

TNT bola zistená v pôdach a vodách v oblastiach vojenských operácií, v priestoroch výroby streliva a tam, kde sa vykonávajú vojenské výcvikové operácie.

Pôdy a vody vojnových zón alebo vojenských operácií boli kontaminované TNT. Autor: Michael Gaida. Zdroj: Pixabay.

Kontaminácia TNT je nebezpečná pre život zvierat, ľudí a rastlín. Aj keď sa TNT v súčasnosti používa v menších množstvách, je to jedna z nitroaromatických zlúčenín, ktorá sa v priemysle výbušnín používa najviac.

Z tohto dôvodu je jednou z tých, ktorá najviac prispieva k znečisťovaniu životného prostredia.

Riešenie kontaminácie TNT

Potreba „čistých“ oblastí kontaminovaných TNT motivovala rozvoj niekoľkých sanačných procesov. Sanácia je odstránenie znečisťujúcich látok z prostredia.

Sanácia baktériami a hubami

Mnohé mikroorganizmy sú schopné bioremediácie TNT, ako sú baktérie rodu Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium a Clostridium.

Zistilo sa tiež, že existujú určité baktérie, ktoré sa vyvinuli na miestach kontaminovaných TNT a ktoré môžu prežiť a tiež ich degradovať alebo metabolizovať ako zdroj živín.

Napríklad Escherichia coli preukázala vynikajúcu schopnosť biotransformácie TNT, pretože na ňu pôsobí viacero enzýmov, zatiaľ čo vykazuje vysokú toleranciu voči svojej toxicite.

Okrem toho môžu niektoré druhy húb biotransformovať TNT a zmeniť ich na neškodné minerály.

Sanácia rias

Na druhej strane niektorí vedci zistili, že riasa Spirulina platensis má schopnosť adsorbovať sa na povrchu svojich buniek a asimilovať až 87% TNT prítomného vo vodách kontaminovaných touto zlúčeninou.

Tolerancia tejto riasy voči TNT a jej schopnosť čistiť ňou kontaminovanú vodu naznačujú vysoký potenciál tejto riasy ako fytoremediatora.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). 2,4,6-trinitrotoluén. Získané z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Výbušniny. Mechanizmus výbuchu. V Encyklopédii forenzných vied 2000, str. 758 - 764. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
3. Adamia, G. a kol. (2018). O možnosti aplikácie rias Spirulina na fytoreméciu vody znečistenej 2,4,6-trinitrotoluénom. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Obnovené z lokality reader.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY a kol. (2018). Biotransformácia a degradácia 2,4,6-trinitrotoluénu mikrobiálnym metabolizmom a ich interakcie. Defence Technology 14 (2018) 151-164. Obnovené z pdf.sciusalirectassets.com.
5. Iman, M. a kol. (2017). Systémový biologický prístup k bioremediácii nitroaromatík: analýza založená na obmedzeniach biotransformácie 2,4,6-trinitrotoluénu baktériou Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Získané z mdpi.com.
6. Windholz, M. a kol. (editori) (1983). Merck Index. Encyklopédia chemikálií, liečiv a biologických látok. Desiate vydanie. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT a Boyd, RN (2002). Organická chémia. 6. vydanie. Prentice Hall.