Тринитротолуен - Биология

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

взривно вещество

Антибиотици от бактерии

Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин

Молекулярен компас за подравняване на клетките

Какво кара листата да стареят през есента

Демокрацията на лешоядите токачки

Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи

| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство

Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви

Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?

Тринитротолуен

TNT е пренасочване към тази статия. Допълнителни значения са изброени в TNT (многозначност).

безцветни до жълтеникави ромбоедрични кристали или игли [1]

Разлагане от 160 ° C [1]

много лошо във вода (140 mg l -1, 20 ° C) [1]

Няма класификация, тъй като е канцерогенен при опити с животни [1]

Тринитротолуен (TNT), съгласно номенклатурата на IUPAC 2-метил-1,3,5-тринитробензен е експлозив. TNT е произведен за пръв път от Julius Wilbrand през 1863 г., а мащабното производство започва в Германия през 1891 г.

Експлозивната сила на TNT се използва като мярка за експлозивната сила на взривните устройства (виж еквивалента на TNT).

история

TNT е синтезиран за първи път през 1863 г. от Julius Wilbrand (1839-1906). [4] С по-нататъшното развитие на синтеза от П. Хеп през 1880 г. и откриването на TNT като подходящо взривно вещество от Карл Хауссерман през 1889 г., голямо производство започва в Германия от 1901 г. Поради необходимостта на военните от TNT да пълни гранати (за пръв път в Германия от 1902 г.) бързо възникват множество фабрики. Изходният материал за производството на тринитротолуол, толуен, може да се произвежда само в ограничени количества по това време, тъй като трябва да се разчита на извличането на въглищен катран, смес от хиляди отделни вещества, която се получава при екстракция на кокс. От днешна гледна точка обаче този метод вече не е икономичен, тъй като делът на толуола във въглищния катран е относително нисък.

Извличане и представяне

За производството на TNT толуенът може да се нитрира с нитрираща киселина, смес от сярна и азотна киселина. Първият протонира азотната киселина поради по-голямата си киселинна сила. В резултат се образуват значително по-реактивни електрофилни йони NO2 + (също нитрилов катион или нитрониев йон). Йоните NO2 + са реактивните молекули в реакционната смес, които позволяват електрофилно заместване на ароматния.

Образуването на тринитротолуен протича на етапи. Първо, толуенът е мононитриран, което се осъществява в орто или пара позиция с 96% вероятност поради индуктивния ефект на метиловата група. Образуваният сега нитротолуен може да бъде допълнително нитриран от силния електрофил NO2 +, докато максималният брой нитрогрупи не стане три в молекулата и по този начин се образува тринитротолуен.

характеристики

Физически свойства

Тринитротолуенът може да се появи в две полиморфни форми, които могат да бъдат разграничени по цвета си. [5] [6] Стабилната, моноклинна форма образува светложълти, иглевидни кристали, които се топят при 80,4 ° C. [5] [6] Метастабилна, орторомбична форма образува оранжеви кристали. При нагряване до 70 ° C той се превръща в моноклинната форма. [5] [6] Съединението е много слабо разтворимо във вода, умерено разтворимо в метанол (1% [5]) и етанол (3% [5]), но е лесно разтворимо в етер, етилацетат (47% [5]), Ацетон, бензен, толуен (55% [5]) и пиридин. С ниската си точка на топене от 80,4 ° C, TNT може да се разтопи във водна пара и да се излее във форми. Съединението може да се дестилира под вакуум. Според Антоан функцията на парното налягане е резултат от log10 (P) = A− (B/(T + C)) (P в бара, T в K) с A = 5.37280, B = 3209.208 и C = −24.437 im Температурен диапазон от 503 K до 523 K. [7] Връзката може да издържи непрекъснато нагряване до 140 ° C. Отделянето на газ започва над 160 ° C. От 240 ° C има дефлаграция със силно развитие на сажди. [1] TNT е токсичен и може да причини алергични реакции при контакт с кожата. Придава на кожата ярко жълто-оранжев цвят.

Параметри на експлозия

TNT е един от най-известните химически хомогенни експлозиви, т.е. такъв, състоящ се само от един компонент. Както всички хомогенни експлозиви, той дължи своята експлозивност на химическата си нестабилност и образуването на много по-стабилни газообразни продукти. Горивото и окислителят, необходими за експлозията, са свързани в молекулата на веществото.

Ако молекулата на TNT се доставя с енергия чрез подходящ процес (налягане и топлина), екзотермичната реакция води до продукти с по-ниска енергия като напр. Б. азот, въглероден диоксид, метан, въглероден оксид или циановодород. Последните възникват поради недостатъчното съдържание на кислород в молекулата. Ако е запалено достатъчно количество вещество, освободената енергия поддържа реакцията и цялото количество вещество реагира. Реакцията протича в много бърза, тясна реакционна зона, през която веществото протича като вълна. В случай на мощни експлозиви, скоростта на тази реакционна зона достига няколко хиляди метра в секунда, т.е.превишава вътрешната скорост на звука. Освободената енергия и образуването на газове като продукти на реакцията водят до изключително стръмно покачване на налягането и температурата, което е причината за ефективността на взривните експлозиви.

Важни параметри за безопасност при експлозивното поведение са: [2]

  • Топлина на експлозия: 3725 kJ kg -1 (H2O (l)), 3612 kJ kg -1 (H2O (g))
  • Нормален обем на газа: 975 l kg -1
  • Детонационна скорост: 6900 m/s (плътност: 1,6 g/cm³)
  • Издутина на оловен блок: 300 ml/10 g
  • Точка на дефлаграция: 300 ° C
  • Ударна чувствителност: 15 Nm (1,5 kpm)
  • Чувствителност на триене: до 353 N (36 kp) без реакция
  • Граничен диаметър при изпитване на стоманената втулка: 5 mm

използване

TNT е все още важен военен експлозив днес. Той се използва военно и търговски в смеси като взривно вещество за сигурност, което може да бъде детонирано само при първоначално запалване (например от детонатор). За надеждно запалване, за TNT се изисква дори бустер, така нареченият бустер. TNT сам по себе си няма да експлодира в огън или топлина; просто изгаря. Поради високите производствени разходи (около 20 пъти търговските експлозиви), основното му използване е във военния сектор (експлозиви, особено в гранати, бомби и мини).

Енергийното съдържание в единици SI е:

1 кг TNT = 4,6 мегаджаула (4,6 · 10 6 джаула)

Еквивалентът на TNT, използван във връзка с експлозия на ядрено оръжие, се основава на калории и се определя от

1 kT (килотон TNT) = 10 12 кал = 4.184 · 10 12 J.

Единиците мегатон и гигатон се дефинират аналогично. Капитализацията има за цел да избегне объркване с единицата маса Килотони да бъдат предотвратени.