TRINITROTOLUEN (TNT): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, RISIKO, EKSPLOSJON - KJEMI - 2026

Den trinitrotoluen er en organisk forbindelse bestående av karbon, oksygen, hydrogen og nitrogen tre nitrogrupper -NO ₂ . Den kjemiske formel er C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ eller også den kondenserte formel C- ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Dets fulle navn er 2,4,6-trinitrotoluen, men det er ofte kjent som TNT. Det er et hvitt krystallinsk fast stoff som kan eksplodere når det varmes opp over en viss temperatur.

2,4,6-trinitrotoluen-krystaller, TNT. Wremmerswaal. Kilde: Wikimedia Commons.

Tilstedeværelsen i trinitrotoluen av de tre nitro -NO ₂ grupper favoriserer det faktum at den eksploderer med en viss letthet. Av denne grunn har den blitt mye brukt i eksplosjonsanordninger, prosjektiler, bomber og granater.

Det har også blitt brukt til sprengning under vann, i dype brønner og til industrielle eksplosjoner eller ikke-krig.

TNT er et delikat produkt som også kan eksplodere fra veldig sterke slag. Det er også giftig for mennesker, dyr og planter. Stedene der eksplosjonene deres har skjedd, er forurenset og undersøkelser blir utført for å eliminere restene av denne forbindelsen.

En måte som kan være effektiv og billig å redusere konsentrasjonen av TNT i det forurensede miljøet er ved bruk av noen typer bakterier og sopp.

Kjemisk struktur

2,4,6-trinitrotoluen er dannet av en C ₆ H ₅ -CH _3- toluen-molekyl , hvortil tre nitro -NO ₂ grupper har blitt lagt til .

De tre nitro -NO ₂ grupper er plassert symmetrisk på benzenringen i toluen. De er funnet i posisjonene 2, 4 og 6, hvor posisjon 1 tilsvarer metyl-CH ₃ .

Kjemisk struktur av 2,4,6-trinitrotoluen. Edgar181. Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

- Trinitrotoluen

- 2,4,6-Trinitrotoluen

- TNT

- Trilita

- 2-metyl-1,3,5-trinitrobenzen

Egenskaper

Fysisk tilstand

Fargeløst til blekgult krystallinsk fast stoff. Nåleformede krystaller.

Molekylær vekt

227,13 g / mol.

Smeltepunkt

80,5 ° C

Kokepunkt

Det koker ikke. Den brytes sammen med en eksplosjon ved 240 ºC.

Flashpoint

Det er ikke mulig å måle det fordi det eksploderer.

tetthet

1,65 g / cm ³

løselighet

Nesten uoppløselig i vann: 115 mg / l ved 23 ° C. Svært lett løselig i etanol. Veldig løselig i aceton, pyridin, benzen og toluen.

Kjemiske egenskaper

Kan spaltes eksplosivt ved oppvarming. Når den når 240 ° C, eksploderer den. Det kan også eksplodere når det blir truffet veldig hardt.

Ved oppvarming til spaltning produserer det giftige gasser med nitrogenoksider NO _x .

TNT eksplosjonsprosess

Eksplosjonen av TNT fører til en kjemisk reaksjon. I utgangspunktet er det en forbrenningsprosess der energi frigjøres veldig raskt. I tillegg slippes det ut gasser som er midler for å overføre energi.

TNT eksploderer lett ved oppvarming over 240 ° C. Forfatter: OpenClipart-Vectors. Kilde: Pixabay.

For at en forbrenningsreaksjon (oksidasjon) skal kunne oppstå, må drivstoff og oksidant være til stede.

I tilfelle av TNT, begge er i det samme molekylet, siden karbon (C) og hydrogen (H)-atomer er de brensel og oksydasjonsmidlet er oksygen (O) av nitro -NO ₂ -grupper . Dette gjør at reaksjonen kan bli raskere.

TNT-oksidasjonsreaksjon

Under forbrenningsreaksjonen til TNT, omorganiserer atomene og oksygen (O) nærmere karbon (C). I tillegg reduseres nitrogenet i –NO _{2 for} å danne nitrogengass N _2, som er en mye mer stabil forbindelse.

Den eksplosjonskjemiske reaksjonen til TNT kan oppsummeres som følger:

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

Karbon (C) produseres under eksplosjonen, i form av en svart sky, og det dannes også karbonmonoksid (CO), noe som skyldes at det ikke er nok oksygen i molekylet til å oksidere alle karbonatomene ( C) og hydrogen (H) til stede.

Innhenting av TNT

TNT er en forbindelse som kun er laget kunstig av mennesker.

Det finnes ikke naturlig i miljøet. Den produseres bare i noen militære installasjoner.

Det fremstilles ved nitrering av toluen (C ₆ H ₅ -CH ₃ ) med en blanding av salpetersyre HNO ₃ og svovelsyre H ₂ SO ₄ . Først oppnås en blanding av orto- og para-nitrotoluener som ved etterfølgende kraftig nitrering danner det symmetriske trinitrotoluen.

Bruk av TNT

I militære aktiviteter

TNT er et eksplosiv som har blitt brukt i militære apparater og eksplosjoner.

Håndgranater kan inneholde TNT. Forfattere: Materialscientist, Nemo5576 og Tronno. Kilde: Wikimedia Commons.

Det brukes til å fylle prosjektiler, granater og luftbårne bomber, siden det er ufølsom nok til påvirkningen som blir mottatt til å forlate tønnet til et våpen, men det kan eksplodere når det blir truffet av en detonerende mekanisme.

Luftbomber kan inneholde TNT. Forfatter: Christian Wittmann. Kilde: Pixabay.

Det er ikke designet for å produsere betydelig fragmentering eller utsetting av prosjektiler.

I industrielle applikasjoner

Det har blitt brukt til eksplosjoner av industriell interesse, i sprengning under vann (på grunn av dets uoppløselighet i vann) og eksplosjoner med dype brønner. Tidligere ble det ofte brukt til riving. Det brukes for tiden i forbindelse med andre forbindelser.

Foto av resultatet av en eksplosjon for å rive steiner i 1912. På den tiden ble TNT brukt i sprengning, for eksempel for å åpne veier for jernbane. Internet Archive Book Images. Kilde: Wikimedia Commons.

Det har også vært en formidler for fargestoffer og fotokjemikalier.

Risiko for TNT

Kan eksplodere hvis de utsettes for intens varme, brann eller alvorlig sjokk.

Det er irriterende for øynene, huden og luftveiene. Det er en veldig giftig forbindelse både for mennesker og for dyr, planter og mange mikroorganismer.

Symptomer på eksponering for TNT inkluderer hodepine, svakhet, anemi, giftig hepatitt, cyanose, dermatitt, leverskade, konjunktivitt, dårlig matlyst, kvalme, oppkast, diaré, blant andre.

Det er et mutagen, det vil si at det kan endre den genetiske informasjonen (DNA) til en organisme som forårsaker endringer som kan være relatert til utseendet til arvelige sykdommer.

Det har også blitt klassifisert som kreftfremkallende eller kreftgenerator.

Forurensning av miljøet med TNT

TNT er blitt påvist i jordsmonn og farvann i områder med militære operasjoner, i produksjonssteder for ammunisjon og hvor militære opplæringsoperasjoner utføres.

Jordsmonnet og farvannene i krigssoner eller militære operasjoner er forurenset med TNT. Forfatter: Michael Gaida. Kilde: Pixabay.

Forurensning med TNT er farlig for livet til dyr, mennesker og planter. Selv om TNT for tiden brukes i mindre mengder, er det en av de nitroaromatiske forbindelsene som har blitt brukt mest i eksplosivindustrien.

Av denne grunn er det en av dem som bidrar mest til miljøforurensning.

Løsning for TNT-forurensning

Behovet for å "rense" regioner forurenset med TNT har motivert utviklingen av flere saneringsprosesser. Utbedring er fjerning av miljøgifter.

Utbedring med bakterier og sopp

Mange mikroorganismer er i stand til å bioremediere TNT, for eksempel bakterier av slekten Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium og Clostridium.

Det har også blitt funnet at det er visse bakterier som har utviklet seg på steder som er forurenset med TNT, og som kan overleve og også ødelegge eller metabolisere den som en næringskilde.

Escherichia coli, for eksempel, har vist en enestående evne til biotransformasjon av TNT, ettersom den har flere enzymer for å angripe den, samtidig som den viser en høy toleranse mot dens toksisitet.

I tillegg kan noen sopparter biotransformere TNT og gjøre det til ikke-skadelige mineraler.

Utbedring med alger

På den annen side har noen forskere funnet ut at Spirulina platensis-algen har evnen til å adsorbere på overflaten av cellene og assimilere opptil 87% av TNT som er til stede i vann forurenset med denne forbindelsen.

Toleransen for disse algene overfor TNT og dens evne til å rense vann forurenset med den indikerer det høye potensialet for denne algene som en fytoremediator.

referanser

1. US National Library of Medicine. (2019). 2,4,6-Trinitrotoluene. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Murray, SG (2000). Eksplosiver. Eksplosjonsmekanisme. I Encyclopedia of Forensic Sciences 2000, sider 758-764. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
3. Adamia, G. et al. (2018). Om muligheten for alga Spirulina-applikasjon for fytoremediering av vann forurenset med 2,4,6-trinitrotoluen. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Gjenopprettet fra reader.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et al. (2018). Biotransformasjon og nedbrytning av 2,4,6-trinitrotoluen ved mikrobiell metabolisme og deres interaksjon. Defense Technology 14 (2018) 151-164. Gjenopprettet fra pdf.sciencedirectassets.com.
5. Iman, M. et al. (2017). Systembiologisk tilnærming til biomedisiering av nitroaromatika: Begrensningsbasert analyse av 2,4,6-trinitrotoluen-biotransformasjon ved Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Gjenopprettet fra mdpi.com.
6. Windholz, M. et al. (redaktører) (1983). Merck-indeksen. Et leksikon av kjemikalier, medikamenter og biologiske stoffer. Tiende utgave. Merck & CO., Inc.
7. Morrison, RT og Boyd, RN (2002). Organisk kjemi. 6. utgave. Prentice-Hall.