Trinitrotoluén - biológia

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

forma vytvára

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Trinitrotoluén

TNT je presmerovanie na tento článok. Ďalšie významy sú uvedené v zozname TNT (disambiguation).

bezfarebné až žltkasté romboedrické kryštály alebo ihly [1]

Rozklad od 160 ° C [1]

veľmi zlé vo vode (140 mg l −1, 20 ° C) [1]

Žiadna klasifikácia, pretože pri pokusoch na zvieratách je karcinogénna [1]

Trinitrotoluén (TNT), podľa nomenklatúry IUPAC 2-metyl-l, 3,5-trinitrobenzén je výbušnina. TNT prvýkrát vyrobil Julius Wilbrand v roku 1863 a veľká výroba sa začala v Nemecku v roku 1891.

Výbušná sila TNT sa používa ako miera výbušnej sily výbušných zariadení (pozri ekvivalent TNT).

príbeh

TNT prvýkrát syntetizoval v roku 1863 Julius Wilbrand (1839-1906). [4] S ďalším vývojom syntézy P. Heppom v roku 1880 a objavom TNT ako vhodnej trhaviny Karlom Häussermannom v roku 1889 sa od roku 1901 začala v Nemecku veľká výroba. Kvôli vojenskej potrebe TNT plniť granáty (prvé v Nemecku od roku 1902) sa rýchlo rozbehli početné továrne. Východiskový materiál na výrobu trinitrotoluénu, toluénu, bolo možné v tom čase vyrábať iba v obmedzenom množstve, pretože bolo potrebné spoliehať sa na extrakciu uhoľného dechtu, zmesi tisícov jednotlivých látok, ktoré sa získavajú pri extrakcii koksu. Z dnešnej perspektívy však táto metóda už nie je ekonomická, pretože podiel toluénu v uhoľnom dechte je pomerne nízky.

Extrakcia a prezentácia

Na výrobu TNT sa toluén môže nitrovať kyselinou dusičnou, zmesou kyseliny sírovej a kyseliny dusičnej. Prvý z nich protonizuje kyselinu dusičnú kvôli svojej väčšej kyslosti. Vďaka tomu sa tvoria podstatne reaktívnejšie elektrofilné ióny NO2 + (tiež nitrylový katión alebo nitróniový ión). Ióny NO2 + sú reaktívne molekuly v reakčnej zmesi, ktoré umožňujú elektrofilnú substitúciu na aromatických látkach.

Tvorba trinitrotoluénu prebieha postupne. Najskôr sa mononitruje toluén, ktorý prebieha v orto alebo para polohe s 96% pravdepodobnosťou v dôsledku indukčného účinku metylovej skupiny. Nitrotoluén, ktorý sa teraz vytvára, sa môže ďalej nitrovať silným elektrofilom NO2 +, až kým maximálny počet nitroskupín nie je v molekule tri a nevznikne tak trinitrotoluén.

charakteristiky

Fyzikálne vlastnosti

Trinitrotoluén sa môže vyskytovať v dvoch polymorfných formách, ktoré sa dajú rozlíšiť podľa farby. [5] [6] Stabilná monoklinická forma vytvára bledožlté, ihličkovité kryštály, ktoré sa topia pri 80,4 ° C. [5] [6] Metastabilná, ortorombická forma vytvára oranžové kryštály. Po zahriatí na 70 ° C sa prevedie na monoklinickú formu. [5] [6] Táto zlúčenina je veľmi ťažko rozpustná vo vode, mierne rozpustná v metanole (1% [5]) a etanole (3% [5]), ale ľahko rozpustná v éteri, etylacetáte (47% [5])., Acetón, benzén, toluén (55% [5]) a pyridín. Vďaka nízkej teplote topenia 80,4 ° C je možné TNT taviť vo vodnej pare a nalievať do foriem. Zlúčenina môže byť destilovaná vo vákuu. Podľa Antoina vyplýva funkcia tlaku pár z log10 (P) = A− (B/(T + C)) (P v baroch, T v K) s A = 5,37280, B = 3209,208 a C = -24,437 im Teplotný rozsah od 503 K do 523 K. [7] Pripojenie odolá nepretržitému zahrievaniu až na 140 ° C. Vývoj plynu začína nad 160 ° C. Od 240 ° C dochádza k vznieteniu pri silnom vývoji sadzí. [1] TNT je toxický a pri kontakte s pokožkou môže spôsobiť alergické reakcie. Dodáva pokožke jasnú žltooranžovú farbu.

Parametre výbuchu

TNT je jedna z najznámejších chemicky homogénnych výbušnín, to znamená, že sa skladá iba z jednej zložky. Rovnako ako všetky homogénne výbušniny vďačí za svoju výbušnosť svojej chemickej nestabilite a tvorbe oveľa stabilnejších plynných produktov. Palivo a oxidačné činidlo potrebné na výbuch sú viazané v molekule látky.

Ak je molekula TNT dodávaná s energiou prostredníctvom vhodného procesu (tlak a teplo), vedie exotermická reakcia k produktom s nízkou energiou, ako sú napr. B. dusík, oxid uhličitý, metán, oxid uhoľnatý alebo kyanovodík. Posledné vznikajú kvôli nedostatočnému obsahu kyslíka v molekule. Ak sa zapálilo dostatočné množstvo látky, uvoľnená energia udržiava reakciu a reaguje celé množstvo látky. Reakcia prebieha vo veľmi rýchlej a úzkej reakčnej zóne, cez ktorú prechádza látka ako vlna. S výkonnými výbušninami rýchlosť tejto reakčnej zóny dosahuje niekoľko tisíc metrov za sekundu, to znamená, že presahuje vnútornú rýchlosť zvuku. Uvoľnená energia a tvorba plynov ako produkty reakcie vedú k extrémne prudkému zvýšeniu tlaku a teploty, čo je dôvodom účinnosti výbušných výbušnín.

Dôležitými bezpečnostnými parametrami pre správanie sa pri výbuchu sú: [2]

  • Teplo výbuchu: 3725 kJ kg −1 (H2O (l)), 3612 kJ kg −1 (H2O (g))
  • Normálny objem plynu: 975 l kg -1
  • Rýchlosť detonácie: 6900 m/s (hustota: 1,6 g/cm³)
  • Vydutie oloveného bloku: 300 ml/10 g
  • Bod vzplanutia: 300 ° C
  • Citlivosť na náraz: 15 Nm (1,5 kpm)
  • Citlivosť na trenie: až 353 N (36 kp), žiadna reakcia
  • Medzný priemer pri skúške oceľovým puzdrom: 5 mm

použitie

TNT je aj dnes dôležitou vojenskou výbušninou. Vojensky a komerčne sa používa v zmesiach ako bezpečnostná výbušnina, ktorú je možné odpáliť iba počiatočným vznietením (napríklad rozbuškou). Pre spoľahlivé zapaľovanie vyžaduje odliatok TNT dokonca aj pomocný náboj, takzvaný posilňovač. Samotný TNT nevybuchne v ohni ani v teple; len to zhorí. Vďaka svojim vysokým výrobným nákladom (asi 20-násobok komerčných výbušnín) sa hlavne používa vo vojenskom sektore (výbušniny najmä v granátoch, bombách a mínoch).

Energetický obsah v jednotkách SI je:

1 kg TNT = 4,6 megajoulov (4,6 · 10 6 joulov)

Jednotka ekvivalentu TNT použitá v súvislosti s výbuchom jadrových zbraní je založená na kalóriách a je definovaná symbolom

1 kT (kiloton TNT) = 10 12 kal = 4,184 · 10 12 J.

Jednotky megaton a gigaton sú definované analogicky. Veľké písmená majú zabrániť zámene s jednotkou hmotnosti Kilotony zabrániť.