TRINITROTOLUEN (TNT): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBA, RIZICI, EKSPLOZIJA - KEMIJA - 2026

Trinitrotoluen je organski spoj koji se sastoji od ugljika, kisika i dušika, tri vodika nitro skupine -Ne ₂. Njegova kemijska formula je C _C6 H ₂ (CH ₃) (NO ₂), ₃, ili također kondenzirani formule C ₇ H ₅ N ₃ O ₆.

Puno ime mu je 2,4,6-trinitrotoluen, ali uobičajeno je poznat kao TNT. To je bijela kristalna krutina koja može eksplodirati ako se zagrije iznad određene temperature.

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

Prisutnost u trinitrotoluen od tri nitro -NO ₂ skupine favorizira činjenicu da eksplodira s nekim lakoćom. Iz tog razloga se široko koristi u eksplozivnim napravama, projektilima, bombama i granatama.

Također se koristi za miniranje pod vodom, u dubokim bunarima i za industrijske ili neratne eksplozije.

TNT je osjetljiv proizvod koji također može eksplodirati od vrlo jakih udaraca. Otrovna je i za ljude, životinje i biljke. Mjesta na kojima je došlo do njihove eksplozije zagađena su i provode se istrage kako bi se uklonili ostaci ovog spoja.

Jedan od načina koji može biti učinkovit i jeftin za smanjenje koncentracije TNT-a u kontaminiranom okolišu je upotreba nekih vrsta bakterija i gljivica.

Kemijska struktura

2,4,6-trinitrotoluen nastaje molekulom toluen C _C6 H ₅ -CH ₃, u kojem tri nitro -NO ₂ dodani su skupine.

Tri nitro -NO ₂ skupine nalaze simetrično na benzenskom prstenu toluena. Oni se nalaze na položajima 2, 4 i 6, pri čemu položaj 1 odgovara metil -CH ₃.

Kemijska struktura 2,4,6-trinitrotoluen. Edgar181. Izvor: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-trinitrotoluen

- TNT

- Trilita

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

Svojstva

Psihičko stanje

Bezbojna do blijedo žuta kristalna krutina. Kristali u obliku igle.

Molekularna težina

227,13 g / mol.

Talište

80,5 ° C.

Vrelište

Ne kuha. Raspada se eksplozijom pri 240 ºC.

Flashpoint

Nije ga moguće izmjeriti jer eksplodira.

Gustoća

1,65 g / cm ³

Topljivost

Gotovo netopljivo u vodi: 115 mg / L na 23 ° C. Vrlo malo topljivo u etanolu. Vrlo topljivo u acetonu, piridinu, benzenu i toluenu.

Kemijska svojstva

Može se razgraditi eksplozivno ako se zagrije. Kada dostigne 240 ° C, eksplodira. Može eksplodirati i kad bude jako pogođen.

Zagrijavanjem do raspada stvara otrovne plinove dušikove okside NO _x.

Proces eksplozije TNT-a

Eksplozija TNT-a dovodi do kemijske reakcije. U osnovi je to proces izgaranja u kojem se energija oslobađa vrlo brzo. Pored toga, emitiraju se plinovi koji su agensi za prijenos energije.

TNT lako eksplodira kada se zagrijava iznad 240 ° C. Autor: OpenClipart-Vectors. Izvor: Pixabay.

Da bi došlo do reakcije izgaranja (oksidacije), moraju biti prisutni gorivo i oksidans.

U slučaju TNT, oboje u istu molekulu, budući da je ugljik (C) i vodik (H) C su goriva i oksidans je kisik (O), od nitro -NO ₂ skupine. To omogućava brže reagiranje.

TNT reakcija oksidacije

Tijekom reakcije izgaranja TNT-a atomi se preuređuju, a kisik (O) ostaje bliži ugljiku (C). Osim toga, pri čemu dušik u -NO ₂ se reducira u obliku plina dušika N _2, koji je mnogo stabilniji spoj.

Eksplozijska kemijska reakcija TNT-a može se sažeti na sljedeći način:

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

Ugljik (C) nastaje tijekom eksplozije, u obliku crnog oblaka, a nastaje i ugljični monoksid (CO), što je zato što u molekuli nema dovoljno kisika da potpuno oksidira sve ugljikove atome (C) i vodik (H).

Dobivanje TNT-a

TNT je spoj koji samo čovjek umjetno stvara.

Ne nalazi se prirodno u okolišu. Proizvodi se samo u nekim vojnim postrojenjima.

Je proizveden nitriranjem toluenu (C ₆ H ₅ -CH ₃) s mješavinom dušične kiseline HNO ₃ i sumporne kiseline H ₂ SO ₄. Prvo se dobiva mješavina orto- i para-nitrotoluena koji naknadno snažnim nitriranjem formiraju simetrični trinitrotoluen.

Upotreba TNT-a

U vojnim aktivnostima

TNT je eksploziv koji se koristio u vojnim uređajima i eksplozijama.

Ručne bombe mogu sadržavati TNT. Autori: Materialscientist, Nemo5576 i Tronno. Izvor: Wikimedia Commons.

Koristi se za punjenje projektila, granata i bombi u zraku, budući da je dovoljno neosjetljiv na udarac koji je primljen da napusti cijev oružja, ali može eksplodirati ako ga pogodi detonacijski mehanizam.

Zračne bombe mogu sadržavati TNT. Autor: Christian Wittmann. Izvor: Pixabay.

Nije dizajniran da proizvodi značajne fragmentacije ili lansiranje projektila.

U industrijskoj primjeni

Korišten je za eksplozije od industrijskog interesa, za podvodno miniranje (zbog nerastvorljivosti u vodi) i duboke eksplozije u bunarima. U prošlosti se najčešće koristio za rušenja. Trenutačno se koristi zajedno s drugim spojevima.

Fotografija rezultata eksplozije na rušenju stijena 1912. U to se vrijeme TNT koristio za miniranje, na primjer, za otvaranje cesta za željeznice. Slike knjige s Internet Arhiva. Izvor: Wikimedia Commons.

Također je posrednik u boji i fotografskim kemikalijama.

Rizici TNT-a

Može eksplodirati ako je izložen jakoj vrućini, vatri ili jakom šoku.

Nadražujuće je za oči, kožu i dišne ​​puteve. To je vrlo toksičan spoj i za ljude i za životinje, biljke i mnoge mikroorganizme.

Simptomi izloženosti TNT-u uključuju glavobolju, slabost, anemiju, toksični hepatitis, cijanozu, dermatitis, oštećenje jetre, konjuktivitis, slab apetit, mučninu, povraćanje, proljev, među ostalim.

To je mutagen, to jest, može promijeniti genetsku informaciju (DNK) organizma uzrokujući promjene koje mogu biti povezane s pojavom nasljednih bolesti.

Također je klasificiran kao karcinogen ili generator karcinoma.

Zagađivanje okoliša TNT-om

TNT je otkriven u tlima i vodama u područjima vojnih operacija, na mjestima za proizvodnju streljiva i na kojima se provode vojne obuke.

Tla i vode ratnih zona ili vojnih operacija bili su kontaminirani TNT-om. Autor: Michael Gaida Izvor: Pixabay.

Kontaminacija TNT-om opasna je za životinje, ljude i biljke. Iako se TNT trenutno koristi u manjim količinama, to je jedan od nitroaromatskih spojeva koji se najviše koriste u industriji eksploziva.

Iz tog razloga jedan je od onih koji najviše doprinosi onečišćenju okoliša.

Rješenje zagađenja TNT-om

Potreba da se "očiste" regije zagađene TNT-om motivirala je razvoj nekoliko procesa sanacije. Sanacija je uklanjanje onečišćujućih tvari iz okoliša.

Sanacija bakterijama i gljivicama

Mnogi mikroorganizmi su sposobni bioremedirati TNT, poput bakterija roda Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium i Clostridium.

Također je otkriveno da postoje određene bakterije koje su se razvile na mjestima zagađenim TNT-om i koje mogu preživjeti, a također ga razgraditi ili metabolizirati kao izvor hranjivih tvari.

Primjerice, Escherichia coli pokazala je izvanrednu sposobnost biotransformacije TNT-a, jer ima više enzima koji ga napadaju, pokazujući pritom visoku toleranciju prema njegovoj toksičnosti.

Pored toga, neke vrste gljivica mogu biotransformirati TNT, pretvarajući ga u neškodljive minerale.

Sanacija algama

S druge strane, neki istraživači otkrili su da alga Spirulina platensis ima sposobnost adsorpcije na površini svojih stanica i asimilira do 87% TNT-a prisutnog u vodama kontaminiranim ovim spojem.

Tolerancija ove alge prema TNT-u i njezina sposobnost čišćenja onečišćene vodom ukazuje na visoki potencijal ove alge kao fitoremedijatora.

Reference

1. Američka nacionalna medicinska knjižnica. (2019). 2,4,6-trinitrotoluen. Oporavak od pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Eksplozivi. Mehanizam eksplozije. U Enciklopediji forenzičkih znanosti 2000., stranice 758-764. Oporavljeno od sciencedirect.com.
3. Adamia, G. i sur. (2018.). O mogućnosti primjene alge Spirulina za fitoremedijaciju vode zagađenu 2,4,6-trinitrotoluenom. Anali agrarne znanosti 16 (2018) 348-351. Oporavilo od čitatelja.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY i sur. (2018.). Biotransformacija i razgradnja 2,4,6-trinitrotoluena mikrobnim metabolizmom i njihova interakcija. Obrambena tehnologija 14 (2018) 151-164. Oporavak s pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. i sur. (2017). Sistemski pristup biologiji bioremedijaciji nitroaromatike: analiza ograničena na 2,4,6-trinitrotoluensku biotransformaciju Escherichia coli. Molekule 2017, 22, 1242. Oporavak od mdpi.com.
6. Windholz, M. i sur. (urednici) (1983). Merck indeks. Enciklopedija kemikalija, lijekova i bioloških proizvoda. Deseto izdanje. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT i Boyd, RN (2002). Organska kemija. 6. izdanje Prentice-Hall.