Trinitrotoluen - Biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Trinitrotoluen

TNT este o redirecționare către acest articol. Alte semnificații sunt enumerate în TNT (dezambiguizare).

cristale sau ace romboedrice incolore până la gălbui [1]

Descompunere de la 160 ° C [1]

foarte rău în apă (140 mg l -1, 20 ° C) [1]

Nici o clasificare, deoarece este cancerigenă în experimentele pe animale [1]

Trinitrotoluen (TNT), conform nomenclaturii IUPAC 2-metil-1,3,5-trinitrobenzen este un exploziv. TNT a fost fabricat pentru prima dată de Julius Wilbrand în 1863, iar producția pe scară largă a început în Germania în 1891.

Puterea explozivă a TNT este utilizată ca măsură a forței explozive a dispozitivelor explozive (vezi echivalentul TNT).

poveste

TNT a fost sintetizat pentru prima dată în 1863 de Julius Wilbrand (1839-1906). [4] Odată cu dezvoltarea în continuare a sintezei de P. Hepp în 1880 și descoperirea TNT ca exploziv adecvat de către Karl Häussermann în 1889, producția pe scară largă a început în Germania din 1901. Datorită nevoii militare a TNT pentru a umple grenade (prima în Germania din 1902), numeroase fabrici au apărut rapid. Materia primă pentru producerea trinitrotoluenului, toluenului, nu putea fi produsă decât în cantități limitate în acel moment, deoarece trebuia să se bazeze pe extracția din gudronul de cărbune, un amestec de mii de substanțe individuale care se obține în timpul extracției cocsului. Din punctul de vedere de astăzi, însă, această metodă nu mai este economică, deoarece proporția de toluen din gudronul de cărbune este relativ scăzută.

Extragerea și prezentarea

Pentru producerea de TNT, toluenul poate fi nitrat cu acid nitrat, un amestec de acid sulfuric și azotic. Primul protonează acidul azotic datorită rezistenței sale mai mari a acidului. Ca rezultat, se formează ioni NO2 + electrofili semnificativ mai reactivi (de asemenea cation nitril sau ion nitroniu). Ionii NO2 + sunt moleculele reactive din amestecul de reacție care permit substituirea electrofilă pe aromatic.

Formarea trinitrotoluenului are loc în etape. În primul rând, toluenul este mononitrat, care are loc în poziția orto sau para cu o probabilitate de 96% datorită efectului inductiv al grupării metil. Nitrotoluenul format acum poate fi nitrat în continuare prin electrofilul puternic NO2 + până când numărul maxim de grupări nitro este de trei în moleculă și se formează astfel trinitrotoluenul.

caracteristici

Proprietăți fizice

Trinitrotoluenul poate apărea în două forme polimorfe, care se pot distinge prin culoarea lor. [5] [6] Forma stabilă, monoclinică, formează cristale de culoare galben pal, în formă de ac, care se topesc la 80,4 ° C. [5] [6] O formă metastabilă, ortorombică formează cristale portocalii. Când este încălzit la 70 ° C, se transformă în forma monoclinică. [5] [6] Compusul este foarte puțin solubil în apă, moderat solubil în metanol (1% [5]) și etanol (3% [5]), dar ușor solubil în eter, acetat de etil (47% [5]), Acetonă, benzen, toluen (55% [5]) și piridină. Cu un punct de topire scăzut de 80,4 ° C, TNT poate fi topit în vapori de apă și turnat în forme. Compusul poate fi distilat in vacuo. Conform lui Antoine, funcția de presiune a vaporilor rezultă din log10 (P) = A− (B/(T + C)) (P în bari, T în K) cu A = 5.37280, B = 3209.208 și C = −24.437 im Intervalul de temperatură de la 503 K la 523 K. [7] Conexiunea poate rezista încălzirii continue până la 140 ° C. Evoluția gazelor începe peste 160 ° C. De la 240 ° C există o deflagrație cu puternică dezvoltare a funinginii. [1] TNT este toxic și poate provoca reacții alergice la contactul cu pielea. Oferă pielii o culoare galben-portocalie strălucitoare.

Parametrii de explozie

TNT este unul dintre cei mai cunoscuți explozivi omogeni din punct de vedere chimic, adică unul constând dintr-un singur component. La fel ca toți explozivii omogeni, își datorează explozivitatea instabilității sale chimice și formării de produse gazoase mult mai stabile. Combustibilul și oxidantul necesar exploziei sunt legate în molecula substanței.

Dacă molecula TNT este alimentată cu energie printr-un proces adecvat (presiune și căldură), reacția exotermă duce la produse cu energie mai mică, cum ar fi B. azot, dioxid de carbon, metan, monoxid de carbon sau cianură de hidrogen. Acestea din urmă apar din cauza conținutului insuficient de oxigen din moleculă. Dacă a fost aprinsă o cantitate suficientă de substanță, energia eliberată menține reacția și întreaga cantitate de substanță reacționează. Reacția are loc într-o zonă de reacție foarte rapidă și îngustă prin care substanța trece ca o undă. În cazul explozivilor puternici, viteza acestei zone de reacție atinge câteva mii de metri pe secundă, adică depășește viteza internă a sunetului. Energia eliberată și formarea gazelor ca produse de reacție duc la o creștere extrem de abruptă a presiunii și temperaturii, care este motivul eficienței explozivilor explozivi.

Parametrii importanți de siguranță pentru comportamentul de explozie sunt: [2]

Căldură de explozie: 3725 kJ kg -1 (H2O (l)), 3612 kJ kg -1 (H2O (g))
Volumul normal de gaz: 975 l kg −1
Viteza de detonare: 6900 m/s (densitate: 1,6 g/cm³)
Bloc de bloc de plumb: 300 ml/10 g
Punct de deflagrație: 300 ° C
Sensibilitate la impact: 15 Nm (1,5 kpm)
Sensibilitate la frecare: până la 353 N (36 kp) fără reacție
Diametrul limită în testul manșonului de oțel: 5 mm

utilizare

TNT este încă un important exploziv militar astăzi. Este utilizat militar și comercial în amestecuri ca exploziv de securitate care poate fi detonat numai prin aprindere inițială (de exemplu de către un detonator). Pentru aprindere fiabilă, TNT turnat necesită chiar și o încărcare de rapel, așa-numita rapel. TNT singur nu va exploda în foc sau căldură; doar arde. Datorită costurilor sale ridicate de producție (de aproximativ 20 de ori costul explozivilor comerciali), utilizarea sa principală este în sectorul militar (explozivi în special în grenade, bombe și mine).

Conținutul de energie în unitățile SI este:

1 kg TNT = 4,6 megajouli (4,6 · 10 6 jouli)

Unitatea echivalentă TNT utilizată în legătură cu o explozie de armă nucleară se bazează pe calorii și este definită de

1 kT (kiloton TNT) = 10 12 cal = 4.184 · 10 12 J.

Unitățile megaton și gigaton sunt definite în mod analog. Scrierea cu majuscule este menită să evite confuzia cu unitatea de masă Kilotonele fi prevenit.