TRINITROTOLUEENI (TNT): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, RISKIT, RÄJÄHDYS - KEMIA - 2025

Trinitrotolueeni on orgaaninen yhdiste, joka koostuu hiilestä, hapesta, vedystä ja typellä kolme nitroryhmien -NO ₂. Sen kemiallinen kaava on C ₆ H ₂ (CH ₃) (NO ₂) ₃ tai myös kondensoitu kaava C ₇ H ₅ N ₃ O ₆.

Sen täydellinen nimi on 2,4,6-trinitrotolueeni, mutta se tunnetaan yleisesti nimellä TNT. Se on valkoinen kiteinen kiinteä aine, joka voi räjähtää kuumennettaessa tietyn lämpötilan yläpuolelle.

2,4,6-trinitrotolueenikiteet, TNT. Wremmerswaal. Lähde: Wikimedia Commons.

Läsnäolo trinitrotolueenin kolmen nitro -NO ₂ ryhmää suosii se, että se räjähtää joitakin ongelmitta. Tästä syystä sitä on käytetty laajasti räjähtävissä laitteissa, ammuksissa, pommeissa ja kranaateissa.

Sitä on käytetty myös vedenalaisten räjähdysten syvään kaivoon sekä teollisiin tai muihin kuin sodan räjähdyksiin.

TNT on herkkä tuote, joka voi räjähtää myös erittäin voimakkaista iskuista. Se on myrkyllinen myös ihmisille, eläimille ja kasveille. Paikat, joissa niiden räjähdykset ovat tapahtuneet, ovat saastuneet, ja tämän yhdisteen jäännösten poistamiseksi tehdään tutkimuksia.

Yksi tapa, joka voi olla tehokas ja edullinen vähentää TNT: n pitoisuutta saastuneessa ympäristössä, on käyttää tietyn tyyppisiä bakteereja ja sieniä.

Kemiallinen rakenne

2,4,6-trinitrotolueeni on muodostettu molekyyli tolueenia C ₆ H ₅ CH ₃, johon kolme nitro-NO ₂ ryhmää on lisätty.

Kolme nitro-NO ₂ ryhmää sijaitsevat symmetrisesti bentseenirenkaassa tolueenia. Ne löytyvät asemissa 2, 4 ja 6, jossa asema 1 vastaa metyyli-CH ₃.

2,4,6-trinitrotolueenin kemiallinen rakenne. Edgar181. Lähde: Wikimedia Commons.

nimistö

- Trinitrotolueeni

- 2,4,6-trinitrotolueeni

- TNT

- Trilita

- 2-metyyli-1,3,5-trinitrobentseeni

ominaisuudet

Fyysinen tila

Väritön tai vaaleankeltainen kiteinen kiinteä aine. Neulamaiset kiteet.

Molekyylipaino

227,13 g / mol.

Sulamispiste

80,5 ° C.

Kiehumispiste

Se ei kiehu. Se hajoaa räjähdyksellä 240 ºC: ssa.

Flashpoint

Sitä ei ole mahdollista mitata, koska se räjähtää.

Tiheys

1,65 g / cm ³

Liukoisuus

Lähes liukenematon veteen: 115 mg / L 23 ° C: ssa. Liukenee hyvin heikosti etanoliin. Liukenee hyvin asetoniin, pyridiiniin, bentseeniin ja tolueeniin.

Kemiallisia ominaisuuksia

Voi hajota räjähtävästi kuumennettaessa. Saatuaan 240 ° C se räjähtää. Se voi räjähtää myös, kun siihen kohdistuu kova vaikutus.

Kun kuumennettiin hajoaminen se tuottaa myrkyllisiä kaasuja typen oksidien NO _x.

TNT räjähdysprosessi

TNT: n räjähdys johtaa kemialliseen reaktioon. Pohjimmiltaan se on palamisprosessi, jossa energiaa vapautuu hyvin nopeasti. Lisäksi vapautuu kaasuja, jotka välittävät energiaa.

TNT räjähtää helposti, kun sitä kuumennetaan yli 240 ° C. Kirjoittaja: OpenClipart-Vectors. Lähde: Pixabay.

Polttoreaktion (hapettumisen) tapahtumiseksi polttoaineen ja hapettimen on oltava läsnä.

Tapauksessa TNT, molemmat ovat samassa molekyylissä, koska hiilen (C) ja vetyä (H) atomia ovat polttoaineet ja hapetin on happi (O) Nitroryhmän -NO ₂ ryhmää. Tämä mahdollistaa reaktion nopeamman.

TNT-hapetusreaktio

TNT: n palamisreaktion aikana atomit järjestäytyvät uudelleen ja happi (O) pysyy lähempänä hiiltä (C). Lisäksi typen -NO ₂ vähenee, jolloin muodostuu typpikaasulla N _2, joka on paljon vakaampi yhdiste.

TNT: n räjähdyskemikaalinen reaktio voidaan tiivistää seuraavasti:

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

Räjähdyksen aikana muodostuu hiiltä (C) mustan pilven muodossa ja muodostuu myös hiilimonoksidia (CO), koska molekyylissä ei ole tarpeeksi happea kaikkien hiiliatomien hapettamiseksi kokonaan (C) ja vety (H) läsnä.

TNT: n hankkiminen

TNT on yhdiste, jonka ihminen on valmistanut vain keinotekoisesti.

Sitä ei löydy luonnossa ympäristöstä. Sitä valmistetaan vain joissain sotilaslaitoksissa.

Se on valmistettu nitraamalla tolueenia (C ₆ H ₅ CH ₃), jossa on typpihapon HNO ₃ ja rikkihappoa H ₂ SO ₄. Ensin saadaan seos orto- ja para-nitrotolueeneja, jotka myöhemmällä voimakkaalla nitraatiolla muodostavat symmetrisen trinitrotolueenin.

TNT: n käyttö

Sotilaallisessa toiminnassa

TNT on räjähde, jota on käytetty sotilaslaitteissa ja räjähdyksissä.

Käsikranaatit voivat sisältää TNT: tä. Tekijät: Materiaalitieteilijä, Nemo5576 ja Tronno. Lähde: Wikimedia Commons.

Sitä käytetään ammusten, kranaattien ja ilmapommien täyttämiseen, koska se ei ole riittävän herkkä vastaanottamalle iskuille jättääkseen aseen tynnyrin, mutta se voi räjähtää räjähtävällä mekanismilla.

Ilmapommit voivat sisältää TNT: tä. Kirjoittaja: Christian Wittmann. Lähde: Pixabay.

Sitä ei ole suunniteltu tuottamaan merkittävää pirstoutumista tai laukaisemaan ammuksia.

Teollisuussovelluksissa

Sitä on käytetty teollisuuden kannalta tärkeissä räjähdyksissä, vedenalaisissa räjähdyksissä (veteen liukenemattomuutensa takia) ja syvien kaivojen räjähdyksissä. Aikaisemmin sitä käytettiin useimmiten purkutöihin. Sitä käytetään tällä hetkellä yhdessä muiden yhdisteiden kanssa.

Kuva kivien tuhoamisen räjähdyksen tuloksesta vuonna 1912. Tuolloin TNT: tä käytettiin räjäytyksessä, joka vaadittiin esimerkiksi rautateiden teiden avaamiseen. Internet-arkiston kirjakuvat. Lähde: Wikimedia Commons.

Se on myös välittäjä väriaineille ja valokuvauskemikaaleille.

TNT: n riskit

Voi räjähtää, jos se altistuu voimakkaalle kuumuudelle, tulipalolle tai voimakkaille iskuille.

Se ärsyttää silmiä, ihoa ja hengitysteitä. Se on erittäin myrkyllinen yhdiste sekä ihmisille että eläimille, kasveille ja monille mikro-organismeille.

TNT-altistumisen oireita ovat muun muassa päänsärky, heikkous, anemia, toksinen hepatiitti, syanoosi, ihottuma, maksavaurio, sidekalvotulehdus, huono ruokahalu, pahoinvointi, oksentelu, ripuli.

Se on mutageeni, ts. Se voi muuttaa organismin geneettistä tietoa (DNA) aiheuttaen muutoksia, jotka voivat liittyä perinnöllisten sairauksien ilmaantuvuuteen.

Se on myös luokiteltu syöpää aiheuttavaksi tai syöpägeneraattoriksi.

Ympäristön saastuminen TNT: llä

TNT: tä on havaittu sotilasoperaatioiden alueilla, ammusten valmistuspaikoilla ja siellä, missä sotilaallisia koulutusoperaatioita tehdään.

Sota-alueiden tai sotilasoperaatioiden maa-alueet ja vedet ovat saastuneet TNT: llä. Kirjoittaja: Michael Gaida. Lähde: Pixabay.

Saastuminen TNT: llä on vaarallista eläinten, ihmisten ja kasvien elämälle. Vaikka TNT: tä käytetään tällä hetkellä pienemmissä määrin, se on yksi nitroaromaattisista yhdisteistä, joita on käytetty eniten räjähteiden teollisuudessa.

Tästä syystä se on yksi niistä, joka vaikuttaa eniten ympäristön pilaantumiseen.

Ratkaisu TNT-saastumiseen

Tarve puhdistaa TNT: llä saastuneet alueet on motivoinut useiden puhdistusprosessien kehittämistä. Korjaaminen on epäpuhtauksien poistamista ympäristöstä.

Terveyttäminen bakteereilla ja sienillä

Monet mikro-organismit, kuten Pseudomonas-suvun, Enterobacter-, Mycobacterium- ja Clostridium-sukuiset bakteerit, kykenevät bioreagoimaan TNT: n kanssa.

On myös havaittu, että on olemassa tiettyjä bakteereja, jotka ovat kehittyneet paikoissa, joissa on TNT: tä, ja jotka voivat selviytyä ja myös hajottaa tai metaboloida sitä ravintoaineena.

Esimerkiksi Escherichia colilla on osoitettu erinomainen kyky muuttaa TNT: n biotransformaatiota, koska sillä on useita entsyymejä hyökätäkseen siihen, samalla kun se osoittaa suurta sietokykyä sen toksisuudelle.

Lisäksi jotkut sienilajit voivat muuntaa TNT: tä biologisesti, jolloin se muuttuu haitallisiksi mineraaliksi.

Korjaus levällä

Toisaalta, jotkut tutkijat ovat havainneet, että Spirulina platensis -levillä on kyky adsorboitua solujensa pinnalle ja assimiboida jopa 87% TNT: stä, joka on läsnä tämän yhdisteen saastuttamissa vesissä.

Tämän levän sietokyky TNT: n suhteen ja sen kyky puhdistaa sen saastuttama vesi osoittavat näiden levien suuren potentiaalin kasvinsuojeluaineena.

Viitteet

1. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). 2,4,6-Trinitrotolueeni. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Räjähteitä. Räjähdysmekanismi. Entsyklopediassa Forensic Sciences 2000, sivut 758-764. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et ai. (2018). Tietoja levien Spirulina-sovelluksen mahdollisuudesta 2,4,6-trinitrotolueenilla saastuneen veden fytoremediaatiossa. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Palautettu lukijalta.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et ai. (2018). 2,4,6-trinitrotolueenin biotransformaatio ja hajoaminen mikrobi-aineenvaihdunnassa ja niiden vuorovaikutus. Defense Technology 14 (2018) 151-164. Palautettu osoitteesta pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et ai. (2017). Järjestelmäbiologinen lähestymistapa nitroaromaattisten aineiden biovalmistukseen: Escherichia colin 2,4,6-trinitrotolueenin biotransformaation rajoitusperusteinen analyysi. Molecules 2017, 22, 1242. Palautettu osoitteesta mdpi.com.
6. Windholz, M. et ai. (toimittajat) (1983). Merck-indeksi. Kemikaalien, lääkkeiden ja biologisten aineiden tietosanakirja. Kymmenes painos. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT ja Boyd, RN (2002). Orgaaninen kemia. 6. painos. Prentice Hall.