TRINITROTOLUENE (TNT): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ, ЕКСПЛОЗИЯ - ХИМИЯ - 2026

В тринитротолуол е органично съединение, състоящо се от въглерод, кислород, водород и азот три нитрогрупи -NO ₂. Нейната химична формула е С ₆ Н ₂ (CH ₃) (NO ₂) ₃ или също кондензираната формула C ₇ H ₅ N ₃ О ₆.

Пълното му име е 2,4,6-тринитротолуен, но обикновено е известно като TNT. Това е бяло кристално твърдо вещество, което може да експлодира при нагряване над определена температура.

2,4,6-тринитротолуолови кристали, TNT. Wremmerswaal. Източник: Wikimedia Commons.

Наличието в тринитротолуол от три нитро -NO ₂ групи подкрепя факта, че експлодира с някои лекота. Поради тази причина той се използва широко в експлозивни устройства, снаряди, бомби и гранати.

Използван е също за взривяване под вода, в дълбоки кладенци и за промишлени или невоенни експлозии.

TNT е деликатен продукт, който също може да избухне от много силни удари. Токсичен е и за хора, животни и растения. Местата, където са се случили експлозиите им, са замърсени и се извършват разследвания за елиминиране на останките от това съединение.

Един от начините, които могат да бъдат ефективни и евтини за намаляване на концентрацията на TNT в замърсената среда, е чрез използването на някои видове бактерии и гъбички.

Химическа структура

2,4,6-тринитротолуол е оформена от молекула толуен С ₆ Н ₅ -СН ₃, към който три нитро -NO ₂ са добавени групи.

Трите нитро -NO ₂ групи са разположени симетрично в бензеновия пръстен от толуен. Те се намират в позиции 2, 4 и 6, където позиция 1 съответства на метил -СН ₃.

Химична структура на 2,4,6-тринитротолуен. Edgar181. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

- Тринитротолуен

- 2,4,6-тринитротолуен

- TNT

- Трилита

- 2-Метил-1,3,5-тринитробензен

Имоти

Физическо състояние

Безцветно до бледожълто кристално твърдо вещество. Кристали с игла.

Молекулно тегло

227.13 g / mol.

Точка на топене

80,5 ° C.

Точка на кипене

Не се вари. Разлага се при експлозия при 240 ºC.

Flashpoint

Не е възможно да го измерите, защото той избухва.

плътност

1,65 g / cm ³

разтворимост

Почти неразтворим във вода: 115 mg / L при 23 ° C. Много слабо разтворим в етанол. Много разтворим в ацетон, пиридин, бензен и толуен.

Химични свойства

Може да се разложи експлозивно при нагряване. При достигане на 240 ° C той експлодира. Той също може да избухне, когато е ударен много силно.

При нагряване до разлагане той произвежда токсични газове от азотни оксиди NO _x.

Процес на експлозия на TNT

Експлозията на TNT води до химическа реакция. По същество това е процес на горене, при който енергията се освобождава много бързо. Освен това се отделят газове, които са агенти за предаване на енергия.

TNT лесно избухва при нагряване над 240 ° C. Автор: OpenClipart-Vectors. Източник: Pixabay

За да възникне реакция на горене (окисляване), трябва да присъстват гориво и окислител.

В случай на TNT, и двете са в една и съща молекула, тъй като въглеродът (С) и водород (Н) атоми са горивата и окислител е кислород (О) на нитро -NO ₂ групи. Това позволява реакцията да бъде по-бърза.

TNT окислителна реакция

По време на реакцията на горене на TNT атомите се пренареждат и кислородът (О) остава по-близо до въглерода (С). В допълнение, азотът в -NO ₂ се редуцира до форма азотен газ N _2, което е много по-стабилно съединение.

Химическата реакция на експлозия на TNT може да бъде обобщена, както следва:

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

Въглеродът (C) се получава по време на експлозията под формата на черен облак и също се образува въглероден окис (CO), което е така, защото в молекулата няма достатъчно кислород, за да окисли напълно всички въглеродни атоми (С) и водород (Н).

Получаване на TNT

TNT е съединение, направено само изкуствено от човека.

Не се среща естествено в околната среда. Произвежда се само в някои военни съоръжения.

Той се получава чрез нитриране на толуен (С ₆ Н ₅ -СН ₃) със смес от азотна киселина HNO ₃ и сярна киселина H ₂ SO ₄. Първо се получава смес от орто- и пара-нитротолуени, които чрез последващо енергично нитриране образуват симетричния тринитротолуен.

Използване на TNT

Във военните дейности

TNT е експлозив, който е използван във военни устройства и експлозии.

Ручните гранати могат да съдържат TNT. Автори: Materialscientist, Nemo5576 и Tronno. Източник: Wikimedia Commons.

Използва се за пълнене на снаряди, гранати и бомби във въздуха, тъй като е достатъчно нечувствителен към полученото въздействие, за да остави цевта на оръжие, но може да избухне, когато бъде ударен от детониращ механизъм.

Въздушните бомби могат да съдържат TNT. Автор: Кристиан Витман. Източник: Pixabay

Не е проектиран да произвежда значителна фрагментация или изстрелване на снаряди.

В промишлени приложения

Използван е за експлозии от индустриален интерес, при подводно взривяване (поради неразтворимостта му във вода) и дълбоки експлозии на кладенци. В миналото най-често се е използвал за събаряния. В момента се използва заедно с други съединения.

Снимка на резултата от експлозия за събаряне на скали през 1912 г. По това време TNT се използва за взривяване, необходимо например за отваряне на пътища за железопътни линии. Изображения на книги в интернет архив. Източник: Wikimedia Commons.

Освен това е бил посредник за оцветители и фотографски химикали.

Рискове от TNT

Може да избухне, ако е изложен на силна топлина, пожар или силен удар.

Дразни очите, кожата и дихателните пътища. Това е много токсично съединение както за хората, така и за животните, растенията и много микроорганизми.

Симптомите на излагане на TNT включват главоболие, слабост, анемия, токсичен хепатит, цианоза, дерматит, увреждане на черния дроб, конюнктивит, лош апетит, гадене, повръщане, диария, наред с други.

Това е мутаген, тоест може да промени генетичната информация (ДНК) на организма, причинявайки промени, които могат да бъдат свързани с появата на наследствени заболявания.

Той също е класифициран като канцероген или рак генератор.

Замърсяване на околната среда с TNT

TNT е открит в почви и води в райони на военни операции, в места за производство на боеприпаси и където се извършват военни тренировки.

Почвите и водите на зоните на военните действия или военните операции са замърсени с TNT. Автор: Майкъл Гайда Източник: Pixabay

Замърсяването с TNT е опасно за живота на животни, хора и растения. Въпреки че TNT в момента се използва в по-малки количества, това е едно от нитроароматните съединения, които са били използвани най-много в производството на взривни вещества.

Поради тази причина тя е една от тези, които допринасят най-много за замърсяването на околната среда.

Разтвор от замърсяване с TNT

Необходимостта от "почистване" на региони, замърсени с TNT, мотивира развитието на няколко процеса на възстановяване. Санирането е отстраняване на замърсители от околната среда.

Саниране с бактерии и гъбички

Много микроорганизми са способни да биоремедицират TNT, като бактерии от рода Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium и Clostridium.

Установено е също, че има някои бактерии, които са се развили на места, замърсени с TNT и които могат да оцелеят, а също така да го разграждат или метаболизират като източник на хранителни вещества.

Например, Escherichia coli показа изключителна способност за биотрансформация на TNT, тъй като има множество ензими, които го атакуват, като същевременно демонстрира висока толерантност към неговата токсичност.

Освен това някои видове гъби могат да преобразуват TNT, превръщайки го в невредни минерали.

Саниране с водорасли

От друга страна, някои изследователи са открили, че водораслото Spirulina platensis има способността да адсорбира по повърхността на клетките си и да усвоява до 87% от TNT, присъстващ във води, замърсени с това съединение.

Толерантността на тези водорасли към TNT и способността му да почиства замърсена с него вода показват високия потенциал на тези водорасли като фиторемедиатор.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). 2,4,6-тринитротолуол. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Мъри, ДГ (2000). Взривни вещества. Механизъм на експлозия. В Енциклопедия на криминалистиката 2000, стр. 758-764. Възстановени от sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et al. (2018). За възможността за приложение на водорасли Спирулина за фиторемедиация на вода, замърсена с 2,4,6-тринитротолуен. Анали на аграрната наука 16 (2018) 348-351. Възстановено от читател.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et al. (2018). Биотрансформация и разграждане на 2,4,6-тринитротолуен чрез микробен метаболизъм и тяхното взаимодействие. Отбранителни технологии 14 (2018) 151-164. Възстановено от pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et al. (2017). Системният биологичен подход към биоремедиацията на нитроароматиката: анализ, базиран на ограниченията на 2,4,6-тринитротолуол биотрансформация от Escherichia coli. Молекули 2017, 22, 1242. Възстановени от mdpi.com.
6. Windholz, M. et al. (редактори) (1983). Индексът на Merck Енциклопедия на химикали, лекарства и биологични вещества. Десето издание. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT и Boyd, RN (2002). Органична химия. 6-то издание. Prentice-Hall.