TRINITROTOLUEN (TNT): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGAR, RISKER, EXPLOSION - KEMI - 2026

Den trinitrotoluen är en organisk förening som består av kol, syre, väte och kväve tre nitrogrupper -NO ₂ . Dess kemiska formel är C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ eller också det kondense formel C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Dess fulla namn är 2,4,6-trinitrotoluen, men det är vanligtvis känt som TNT. Det är ett vitt kristallint fast ämne som kan explodera vid uppvärmning över en viss temperatur.

2,4,6-trinitrotoluenkristaller, TNT. Wremmerswaal. Källa: Wikimedia Commons.

Närvaron i trinitrotoluen av de tre nitro -NO ₂ grupper gynnar det faktum att den exploderar med viss lätthet. Av den anledningen har den använts i stor utsträckning i explosiva apparater, projektiler, bomber och granater.

Det har också använts för sprängning under vatten, i djupa brunnar och för industriella eller icke-krigsexplosioner.

TNT är en känslig produkt som också kan explodera från mycket starka slag. Det är också giftigt för människor, djur och växter. De platser där deras explosioner har inträffat har förorenats och undersökningar genomförs för att eliminera resterna av denna förening.

Ett sätt som kan vara effektivt och billigt för att minska koncentrationen av TNT i den förorenade miljön är genom att använda vissa typer av bakterier och svampar.

Kemisk struktur

2,4,6-trinitrotoluen är bildad av en molekyl toluen C ₆ H ₅ -CH ₃ , till vilka tre nitro -NO ₂ grupper har tillsatts .

De tre nitro -NO ₂ grupper är belägna symmetriskt på bensenringen toluen. De återfinns i positionerna 2, 4 och 6, där positionen 1 motsvarar metyl -CH ₃ .

Kemisk struktur av 2,4,6-trinitrotoluen. Edgar181. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-Trinitrotoluen

- TNT

- Trilita

- 2-metyl-1,3,5-trinitrobensen

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös till blekgul kristallin fast substans. Nålformade kristaller.

Molekylvikt

227,13 g / mol.

Smältpunkt

80,5 ° C

Kokpunkt

Det kokar inte. Den sönderdelas med en explosion vid 240 ºC.

Flampunkt

Det är inte möjligt att mäta det eftersom det exploderar.

Densitet

1,65 g / cm ^{^}

löslighet

Nästan olösligt i vatten: 115 mg / L vid 23 ° C. Mycket något lösligt i etanol. Mycket löslig i aceton, pyridin, bensen och toluen.

Kemiska egenskaper

Kan sönderdelas explosivt vid uppvärmning. När den når 240 ° C exploderar den. Det kan också explodera när det drabbas mycket hårt.

Vid uppvärmning till sönderdelning producerar den giftiga gaser av kväveoxider NO _x .

TNT-explosion

Explosionen av TNT leder till en kemisk reaktion. I princip är det en förbränningsprocess där energi frigörs mycket snabbt. Dessutom släpps ut gaser som är medel för att överföra energi.

TNT exploderar lätt vid uppvärmning över 240 ° C. Författare: OpenClipart-Vectors. Källa: Pixabay.

För att en förbränningsreaktion (oxidation) ska inträffa måste bränsle och oxidant vara närvarande.

I fallet med TNT, båda är i samma molekyl, eftersom kol (C) och väte (H) -atomer är de bränslen och oxidanten är syre (O) av nitro -NO ₂ grupper . Detta gör att reaktionen kan bli snabbare.

TNT-oxidationsreaktion

Under förbränningsreaktionen hos TNT förblir omorganiseringen av atomerna och syre (O) närmare kolet (C). Dessutom reduceras kvävet i –NO _{2 för} att bilda kvävgas N2 _, som är en mycket stabilare förening.

TNT: s kemiska reaktionsexplosion kan sammanfattas enligt följande:

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

Kol (C) produceras under explosionen, i form av ett svart moln, och även bildas kolmonoxid (CO), vilket beror på att det inte finns tillräckligt med syre i molekylen för att helt oxidera alla kolatomer ( C) och väte (H) närvarande.

Få TNT

TNT är en förening som endast tillverkas konstgjord av människor.

Det finns inte naturligt i miljön. Det produceras endast i vissa militära installationer.

Den framställs genom nitrering av toluen (C ₆ H ₅ -CH ₃ ) med en blandning av salpetersyra HNO ₃ och svavelsyra H ₂ SO ₄ . Först erhålls en blandning av orto- och para-nitrotoluener som genom efterföljande kraftig nitrering bildar den symmetriska trinitrotoluen.

Användning av TNT

I militär verksamhet

TNT är ett sprängämne som har använts i militära apparater och explosioner.

Handgranater kan innehålla TNT. Författare: Materialscientist, Nemo5576 och Tronno. Källa: Wikimedia Commons.

Det används för att fylla projektiler, granater och luftbårna bomber, eftersom det är tillräckligt okänsligt för påverkan som får ett vapen fat, men det kan explodera när det slås av en detonerande mekanism.

Flygbomber kan innehålla TNT. Författare: Christian Wittmann. Källa: Pixabay.

Det är inte utformat för att producera betydande fragmentering eller lansera projektiler.

I industriella tillämpningar

Det har använts för explosioner av industriellt intresse, vid sprängning under vattnet (på grund av dess olöslighet i vatten) och explosioner med djupa brunnar. Tidigare användes det oftast för rivningar. Det används för närvarande i samband med andra föreningar.

Foto av resultatet av en explosion för att riva stenar 1912. Vid den tiden användes TNT vid sprängning, till exempel för att öppna vägar för järnvägar. Internetarkivbokbilder. Källa: Wikimedia Commons.

Det har också varit en mellanhand för färgämnen och fotokemikalier.

Risker för TNT

Kan explodera om den utsätts för intensiv värme, eld eller svår chock.

Det är irriterande för ögon, hud och luftvägar. Det är en mycket giftig förening både för människor och för djur, växter och många mikroorganismer.

Symtom på exponering för TNT inkluderar huvudvärk, svaghet, anemi, giftig hepatit, cyanos, dermatit, leverskada, konjunktivit, dålig aptit, illamående, kräkningar, diarré, bland andra.

Det är ett mutagen, det vill säga det kan förändra den genetiska informationen (DNA) för en organisme som orsakar förändringar som kan vara relaterade till uppkomsten av ärftliga sjukdomar.

Det har också klassificerats som en cancerframkallande eller cancergenerator.

Miljökontaminering med TNT

TNT har upptäckts i jord och vatten i områden med militära operationer, i tillverkningsanläggningar för ammunition och där militära utbildningsinsatser genomförs.

Jord och vatten i krigszoner eller militära operationer har förorenats med TNT. Författare: Michael Gaida. Källa: Pixabay.

Kontaminering med TNT är farligt för djur, människor och växter. Även om TNT för närvarande används i mindre mängder är det en av de nitroaromatiska föreningarna som har använts mest inom sprängämnesindustrin.

Av denna anledning är det en av dem som bidrar mest till miljöföroreningar.

Lösning för TNT-kontaminering

Behovet av att "rena" regioner som är kontaminerade med TNT har motiverat utvecklingen av flera saneringsprocesser. Åtgärd är avlägsnande av föroreningar från miljön.

Åtgärd med bakterier och svampar

Många mikroorganismer kan bioremediera TNT, såsom bakterier av släktet Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium och Clostridium.

Det har också visat sig att det finns vissa bakterier som har utvecklats på platser som är förorenade med TNT och som kan överleva och även bryta ned eller metabolisera den som en näringskälla.

Escherichia coli har till exempel visat en enastående förmåga att biotransformation av TNT, eftersom den har flera enzymer att attackera den, samtidigt som den visar en hög tolerans mot dess toxicitet.

Dessutom kan vissa svamparter biotransformera TNT och förvandla det till icke-skadliga mineraler.

Åtgärd med alger

Å andra sidan har vissa forskare funnit att Spirulina platensis-algen har förmågan att adsorbera på ytan av dess celler och assimilera upp till 87% av TNT som finns i vatten förorenat med denna förening.

Toleransen för dessa alger gentemot TNT och dess förmåga att rena vatten förorenat med den indikerar den stora potentialen hos dessa alger som en fytoremediator.

referenser

1. US National Library of Medicine. (2019). 2,4,6-trinitrotoluen. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Explosiva varor. Explosionsmekanism. I Encyclopedia of Forensic Sciences 2000, sidor 758-764. Återställs från sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et al. (2018). Om möjligheten till alga Spirulina ansökan för fytoremediering av vatten förorenat med 2,4,6-trinitrotoluen. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Återställs från reader.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et al. (2018). Biotransformation och nedbrytning av 2,4,6-trinitrotoluen genom mikrobiell metabolism och deras interaktion. Defense Technology 14 (2018) 151-164. Återställs från pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et al. (2017). Systembiologisk strategi för biomediering av nitroaromatika: Begränsningsbaserad analys av 2,4,6-Trinitrotoluen-biotransformation av Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Återställs från mdpi.com.
6. Windholz, M. et al. (redaktörer) (1983). Merck-indexet. En encyklopedi av kemikalier, läkemedel och biologiska. Tionde upplagan. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT och Boyd, RN (2002). Organisk kemi. 6: e upplagan. Prentice-Hall.