ТРИНІТРОТОЛУОЛ (ТНТ): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ, ВИБУХ - ХІМІЯ - 2025

Тринітротолуолу є органічна сполука , що складається з вуглецю, кисню, водню і азоту трьох нітрогрупп -NO ₂ . Його хімічна формула - C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ або також конденсована формула C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Повна його назва - 2,4,6-тринітротолуол, але вона широко відома як ТНТ. Це біле кристалічне тверде речовина, яке може вибухнути при нагріванні вище певної температури.

2,4,6-тринітротолуолові кристали, ТНТ. Wremmerswaal. Джерело: Wikimedia Commons.

Присутність у тринітротолуолі трьох груп нітро-NO ₂ сприяє тому, що він вибухає з деякою легкістю. З цієї причини він широко застосовується у вибухових пристроях, снарядах, бомбах і гранатах.

Він також використовувався для підриву під водою, в глибоких свердловинах і для промислових або невоєнних вибухів.

ТНТ - це делікатний продукт, який також може вибухнути від дуже сильних ударів. Він також токсичний для людей, тварин і рослин. Місця, де сталися їх вибухи, були забруднені та проводяться розслідування з метою усунення залишків цієї сполуки.

Один із способів, який може бути ефективним та недорогим для зниження концентрації ТНТ у забрудненому середовищі, - через використання деяких видів бактерій та грибів.

Хімічна структура

2,4,6-тринітротолуол складається з молекули толуолу C ₆ H ₅ -CH ₃ , до якої були додані три групи нітро-NO ₂ .

Три групи нітро-NO ₂ розташовані симетрично на бензольному кільці толуолу. Вони знаходяться в положеннях 2, 4 і 6, де положення 1 відповідає метилу -CH ₃ .

Хімічна структура 2,4,6-тринітротолуолу. Едгар181. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

- Тринітротолуол

- 2,4,6-Тринітротолуол

- ТНТ

- Триліта

- 2-Метил-1,3,5-тринітробензол

Властивості

Фізичний стан

Безбарвне до блідо-жовтого кристалічного твердого речовини. Голкоподібні кристали.

Молекулярна маса

227,13 г / моль.

Точка плавлення

80,5 ° С.

Точка кипіння

Не кипить. Він розкладається при вибуху при 240 ºC.

Точка займання

Його неможливо виміряти, оскільки він вибухає.

Щільність

1,65 г / см ³

Розчинність

Майже нерозчинний у воді: 115 мг / л при 23 ° С. Дуже слабо розчинний у етанолі. Дуже розчинний в ацетоні, піридині, бензолі та толуолі.

Хімічні властивості

Може підірватися вибухонебезпечно при нагріванні. При досягненні 240 ° С він вибухає. Він також може вибухнути при сильному ударі.

При нагріванні до розкладання він утворює токсичні гази оксидів азоту NO _x .

Процес вибуху тротилу

Вибух тротилу призводить до хімічної реакції. В основному це процес горіння, при якому енергія виділяється дуже швидко. Крім того, виділяються гази, які є агентами для передачі енергії.

ТНТ легко вибухає при нагріванні вище 240 ° С. Автор: OpenClipart-Vectors. Джерело: Pixabay.

Для реакції горіння (окислення) має відбуватися паливо та окислювач.

У випадку з ТНТ обидва знаходяться в одній молекулі, оскільки атоми вуглецю (С) та водню (Н) є паливом, а окислювачем є кисень (O) груп нітро -NO ₂ . Це дозволяє швидше провести реакцію.

Реакція окислення ТНТ

Під час реакції горіння ТНТ атоми переставляються, а кисень (О) залишається ближче до вуглецю (С). Крім того, азот в -NO ₂ відновлюється до утворення азотного газу N _2, який є набагато стійкішим з'єднанням.

Вибухохімічну реакцію тротилу можна узагальнити так:

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

Вуглець (С) утворюється під час вибуху у вигляді чорної хмари, також утворюється окис вуглецю (СО), що відбувається тому, що в молекулі недостатньо кисню, щоб повністю окислити всі атоми вуглецю ( В) присутній водень (Н).

Отримання тротилу

ТНТ - це сполука, виготовлена ​​лише штучно людиною.

Він природним чином не зустрічається в навколишньому середовищі. Його виробляють лише в деяких військових установках.

Його готують шляхом нітрування толуолу (C ₆ H ₅ –CH ₃ ) сумішшю азотної кислоти HNO ₃ та сірчаної кислоти H ₂ SO ₄ . Спочатку отримують суміш орто- та пара-нітротолуолів, які при подальшому енергійному нітруванні утворюють симетричний тринітротолуол.

Використання тротилу

У військовій діяльності

ТНТ - це вибухівка, яка застосовується у військових пристроях та вибухах.

Ручні гранати можуть містити TNT. Автори: Матеріолог, Немо5576 та Тронно. Джерело: Wikimedia Commons.

Він використовується для заповнення снарядів, гранат і бомб, що знаходяться в повітрі, оскільки він досить нечутливий до отриманого удару, щоб залишити ствол зброї, але він може вибухнути при попаданні детонуючого механізму.

Повітряні бомби можуть містити тротиловий тракт. Автор: Крістіан Вітман. Джерело: Pixabay.

Він не призначений для отримання значної фрагментації або запуску снарядів.

У промислових додатках

Він використовувався для вибухів, що представляють промисловий інтерес, при підводних вибухах (через його нерозчинність у воді) та вибухах глибоких свердловин. У минулому його найчастіше використовували для знесення. В даний час застосовується спільно з іншими сполуками.

Фотографії результату вибуху для знесення гірських порід у 1912 році. У той час ТНТ використовували для підривів, необхідних, наприклад, для відкриття доріг для залізниць. Інтернет-архів зображень книг. Джерело: Wikimedia Commons.

Він також був посередником для барвників та фотохімікатів.

Ризики тротилу

Може вибухнути, якщо зазнати сильної спеки, пожежі чи сильного удару.

Це подразнює очі, шкіру та дихальні шляхи. Це дуже токсична сполука як для людини, так і для тварин, рослин та багатьох мікроорганізмів.

Симптомами впливу ТНТ є головний біль, слабкість, анемія, токсичний гепатит, ціаноз, дерматит, ураження печінки, кон'юнктивіт, поганий апетит, нудота, блювота, діарея, серед інших.

Це мутаген, тобто може змінювати генетичну інформацію (ДНК) організму, спричиняючи зміни, які можуть бути пов’язані з появою спадкових захворювань.

Він також класифікується як канцероген або генератор раку.

Забруднення середовища ТНТ

ТНТ виявлено у ґрунтах та водах у районах військових операцій, на місцях виготовлення боєприпасів та де проводяться військові навчальні операції.

Грунти та води зон війни або військових дій забруднені тротилом. Автор: Майкл Гайда Джерело: Pixabay.

Забруднення ТНТ небезпечно для життя тварин, людей і рослин. Хоча ТНТ зараз використовується в менших кількостях, це одне з нітроароматичних сполук, яке найбільше застосовується у вибуховій промисловості.

З цієї причини це одне з тих, хто найбільше сприяє забрудненню навколишнього середовища.

Розчин від забруднення TNT

Необхідність "очищення" регіонів, забруднених ТНТ, мотивувала розвиток декількох процесів відновлення. Санація - це видалення забруднюючих речовин із навколишнього середовища.

Санація бактеріями та грибками

Багато мікроорганізмів здатні до біоремедіації ТНТ, такі як бактерії роду Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium і Clostridium.

Було також встановлено, що існують певні бактерії, які еволюціонували в місцях, забруднених ТНТ, і які можуть вижити, а також деградують або метаболізують його як джерело поживних речовин.

Наприклад, кишкова паличка виявила неабияку здатність до біотрансформації ТНТ, оскільки має декілька ферментів для її атаки, демонструючи при цьому високу толерантність до його токсичності.

Крім того, деякі види грибів можуть біотрансформувати ТНТ, перетворюючи його на нешкідливі мінерали.

Санація водоростями

З іншого боку, деякі дослідники виявили, що водорость Spirulina platensis має здатність адсорбуватися на поверхні її клітин і засвоювати до 87% TNT, присутнього у водах, забруднених цією сполукою.

Толерантність цієї водорості до TNT та її здатність очищати забруднену нею воду вказують на високий потенціал цієї водорості як фіторемедіатора.

Список літератури

1. Національна медична бібліотека США. (2019). 2,4,6-Тринітротолуол. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Мюррей, SG (2000). Вибухові речовини. Механізм вибуху. В Енциклопедії криміналістичних наук 2000, Сторінки 758-764. Відновлено з sciencedirect.com.
3. Адамія, Г. та ін. (2018). Про можливість застосування водорості Спируліна для фіторемедіації води, забрудненої 2,4,6-тринітротолуолом. Аннали аграрної науки 16 (2018) 348-351. Відновлено з читача.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY та ін. (2018). Біотрансформація та деградація 2,4,6-тринітротолуолу шляхом мікробного обміну та їх взаємодії. Оборонні технології 14 (2018) 151-164. Відновлено з pdf.sciencedirectassets.com.
5. Іман, М. та ін. (2017). Системний біологічний підхід до біоремедіації нітроароматики: обмежений аналіз 2,4,6-тринітротолуолової біотрансформації Escherichia coli. Молекули 2017, 22, 1242. Відновлено з сайту mdpi.com.
6. Windholz, M. та ін. (редактори) (1983). Індекс Мерка. Енциклопедія хімічних речовин, лікарських засобів та біологічних препаратів. Десяте видання. Merck & CO., Inc.
7. Моррісон, RT та Бойд, Р.Н. (2002). Органічна хімія. 6-е видання. Prentice-Hall.