TRINITROTOLUEN (TNT): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, RISCURI, EXPLOZIE - CHIMIE - 2025

Trinitrotoluen este un compus organic care constă din azot trei grupări nitro carbon, oxigen, hidrogen și -NO ₂ . Formula sa chimică este C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) , ₃ sau , de asemenea , formula condensată C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Numele său complet este 2,4,6-trinitrotoluen, dar este cunoscut ca TNT. Este un solid alb alb care poate exploda atunci când este încălzit la o anumită temperatură.

Cristale de 2,4,6-trinitrotoluen, TNT. Wremmerswaal. Sursa: Wikimedia Commons.

Prezența în trinitrotoluen a celor trei grupe nitro -NO ₂ favorizează faptul că explodează cu o ușurință. Din acest motiv, a fost utilizat pe scară largă în dispozitive explozive, proiectile, bombe și grenade.

De asemenea, a fost folosit pentru explozia sub apă, în puțurile adânci și pentru explozii industriale sau non-război.

TNT este un produs delicat care poate exploda și din lovituri foarte puternice. De asemenea, este toxic pentru oameni, animale și plante. Locurile în care s-au produs exploziile au fost contaminate și se efectuează investigații pentru a elimina resturile acestui compus.

O modalitate care poate fi eficientă și ieftină de a reduce concentrația de TNT în mediul contaminat este prin utilizarea unor tipuri de bacterii și ciuperci.

Structura chimică

2,4,6-trinitrotoluen este formată dintr - o moleculă de toluen C ₆ H ₅ CH ₃ , la care trei nitro -no ₂ au fost adăugate grupe .

Cele trei nitro -no ₂ grupe sunt situate simetric pe inelul benzenic de toluen. Acestea se găsesc în pozițiile 2, 4 și 6, în cazul în care poziția 1 corespunde metil -CH ₃ .

Structura chimică a 2,4,6-trinitrotoluenului. Edgar181. Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-Trinitrotoluen

- TNT

- Trilita

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

Proprietăți

Stare fizică

Solid cristalin incolor până la galben pal. Cristale în formă de ace.

Greutate moleculară

227,13 g / mol.

Punct de topire

80,5 ° C

Punct de fierbere

Nu fierbe. Se descompune cu o explozie la 240 ºC.

Punct de aprindere

Nu este posibil să o măsurați deoarece explodează.

Densitate

1,65 g / cm ³

Solubilitate

Aproape insolubil în apă: 115 mg / L la 23 ° C. Foarte ușor solubil în etanol. Foarte solubil în acetonă, piridină, benzen și toluen.

Proprietăți chimice

Poate descompune exploziv atunci când este încălzit. La atingerea 240 ° C explodează. Poate exploda și atunci când este lovit foarte tare.

Când este încălzit până la descompunere, produce gaze toxice de oxizi de azot NO _x .

Procesul de explozie TNT

Explozia TNT duce la o reacție chimică. Practic, este un proces de ardere în care energia este eliberată foarte repede. În plus, sunt emise gaze care sunt agenți pentru transferul de energie.

TNT explodează cu ușurință atunci când este încălzit peste 240 ° C. Autor: OpenClipart-Vectors. Sursa: Pixabay.

Pentru ca o reacție de ardere (oxidare) să aibă loc, trebuie să existe combustibil și oxidant.

În cazul TNT, ambele sunt în aceeași moleculă, deoarece carbonul (C) și hidrogen (H) atomii sunt combustibili și oxidant este oxigenul (O) a nitro -no ₂ grupe . Acest lucru permite reacția să fie mai rapidă.

Reacție de oxidare TNT

În timpul reacției de ardere a TNT, atomii se rearanjează și oxigenul (O) rămâne mai aproape de carbon (C). În plus, azotul în –NO ₂ este redus pentru a forma gazul azot N2 _, care este un compus mult mai stabil.

Reacția chimică la explozie a TNT poate fi rezumată după cum urmează:

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

Carbonul (C) este produs în timpul exploziei, sub forma unui nor negru, și se formează monoxid de carbon (CO), ceea ce se datorează faptului că nu există suficient oxigen în moleculă pentru a oxida complet toți atomii de carbon ( C) și hidrogen (H) prezente.

Obținerea TNT

TNT este un compus produs numai artificial de om.

Nu se găsește în mod natural în mediu. Este produs numai în unele instalații militare.

Acesta este preparat prin nitrarea toluenului (C ₆ H ₅ CH ₃ ) , cu un amestec de acid azotic HNO ₃ și H acid sulfuric ₂ SO ₄ . Mai întâi, se obține un amestec de orto- și para-nitrotolueni care, prin nitrare puternică ulterioară, formează trinitrotoluenul simetric.

Utilizări ale TNT

În activitățile militare

TNT este un exploziv care a fost folosit în dispozitive și explozii militare.

Grenadele de mână pot conține TNT. Autori: Materialscientist, Nemo5576 și Tronno. Sursa: Wikimedia Commons.

Este folosit pentru umplerea proiectilelor, grenadelor și bombelor aeriene, deoarece este suficient de insensibil la impactul primit pentru a părăsi butoiul unei arme, dar poate exploda atunci când este lovit de un mecanism detonant.

Bombele aeriene pot conține TNT. Autor: Christian Wittmann. Sursa: Pixabay.

Nu este proiectat pentru a produce fragmentare semnificativă sau lansarea proiectilelor.

În aplicații industriale

A fost utilizat pentru explozii de interes industrial, în sablare subacvatică (datorită insolubilității sale în apă) și exploziilor adânci. În trecut a fost cel mai adesea folosit pentru demolări. În prezent este utilizat împreună cu alți compuși.

Fotografie a rezultatului unei explozii de demolare a rocilor în 1912. La acea vreme, TNT era folosit în explozie, de exemplu, pentru a deschide drumuri pentru căile ferate. Internet Archive Book Images. Sursa: Wikimedia Commons.

A fost, de asemenea, un intermediar pentru coloranți și substanțe chimice fotografice.

Riscurile de TNT

Poate exploda dacă este expus la căldură intensă, foc sau șoc sever.

Este iritant pentru ochi, piele și tractul respirator. Este un compus foarte toxic atât pentru oameni, cât și pentru animale, plante și multe microorganisme.

Printre simptomele expunerii la TNT se numără cefalee, slăbiciune, anemie, hepatită toxică, cianoză, dermatită, leziuni hepatice, conjunctivită, apetit deficitar, greață, vărsături, diaree, printre altele.

Este un mutagen, adică poate schimba informațiile genetice (ADN) ale unui organism provocând modificări care pot fi legate de apariția bolilor ereditare.

De asemenea, a fost clasificat ca cancerigen sau generator de cancer.

Contaminarea mediului cu TNT

TNT a fost detectat în soluri și ape din zonele operațiunilor militare, în șantierele de fabricație a munițiilor și unde se desfășoară operațiuni de instruire militară.

Solurile și apele zonelor de război sau ale operațiunilor militare au fost contaminate cu TNT. Autor: Michael Gaida. Sursa: Pixabay.

Contaminarea cu TNT este periculoasă pentru viața animalelor, a oamenilor și a plantelor. Deși în prezent TNT este utilizat în cantități mai mici, este unul dintre compușii nitroaromatici care s-au folosit cel mai mult în industria explozivilor.

Din acest motiv este unul dintre cele care contribuie cel mai mult la poluarea mediului.

Soluție la contaminarea cu TNT

Necesitatea de a „curăța” regiunile contaminate cu TNT a motivat dezvoltarea mai multor procese de remediere. Remedierea reprezintă eliminarea poluantilor din mediu.

Remedierea cu bacteriile și ciupercile

Multe microorganisme sunt capabile să bioremedieze TNT, cum ar fi bacteriile din genurile Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium și Clostridium.

S-a descoperit, de asemenea, că există anumite bacterii care au evoluat în locuri contaminate cu TNT și care pot supraviețui și, de asemenea, o pot degrada sau metaboliza ca sursă de nutrienți.

Escherichia coli, de exemplu, a arătat o capacitate remarcabilă de biotransformare a TNT, deoarece are multiple enzime care să o atace, demonstrând în același timp o toleranță ridicată față de toxicitatea sa.

În plus, unele specii de ciuperci pot biotransforma TNT, transformându-l în minerale care nu sunt dăunătoare.

Eliminarea cu alge

Pe de altă parte, unii cercetători au descoperit că alga Spirulina platensis are capacitatea de a se adsorbi pe suprafața celulelor sale și de a asimila până la 87% din TNT-ul prezent în apele contaminate cu acest compus.

Toleranța acestei alge față de TNT și capacitatea sa de a curăța apa contaminată cu aceasta indică potențialul ridicat al algelor ca fitoremediator.

Referințe

1. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). 2,4,6-Trinitrotoluen. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Explozivi. Mecanismul de explozie. În Enciclopedia Științelor Legale 2000, paginile 758-764. Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Adamia, G. și colab. (2018). Despre posibilitatea de alga Spirulina cerere pentru fitoremediere a apei poluate cu 2,4,6-trinitrotoluen. Analele Științei Agrare 16 (2018) 348-351. Recuperat de la reader.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY și colab. (2018). Biotransformarea și degradarea 2,4,6-trinitrotoluenului prin metabolismul microbian și interacțiunea lor. Defense Technology 14 (2018) 151-164. Recuperat de la pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. și colab. (2017). Sisteme Biologie Abordarea Bioremedierii Nitroaromaticelor: Analiza bazată pe constrângeri a 2,4,6-Trinitrotoluenului Biotransformare prin Escherichia coli. Molecule 2017, 22, 1242. Recuperat de mdpi.com.
6. Windholz, M. și colab. (editori) (1983). Indicele Merck. O enciclopedie de substanțe chimice, medicamente și produse biologice. Ediția a X-a Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT și Boyd, RN (2002). Chimie organica. Ediția a VI-a. Prentice-Hall.