Тринітротолуол - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

тринітротолуол

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена ​​функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Тринітротолуол

TNT є переспрямуванням на цю статтю. Подальші значення наведені в розділі TNT (неоднозначність).

безбарвні до жовтуватих ромбоедричних кристалів або голок [1]

Розкладання від 160 ° C [1]

дуже погано у воді (140 мг л -1, 20 ° C) [1]

Жодної класифікації, оскільки вона є канцерогенною в експериментах на тваринах [1]

Тринітротолуол (TNT), згідно з номенклатурою IUPAC 2-метил-1,3,5-тринітробензол є вибухівкою. Вперше тротил був вироблений Юліусом Вільбрандом в 1863 році, а масштабне виробництво розпочалося в Німеччині в 1891 році.

Вибухова сила тротилу використовується як міра вибухової міцності вибухових пристроїв (див. Еквівалент тротилу).

історія

Вперше TNT був синтезований в 1863 р. Юліусом Вілбрандом (1839-1906). [4] З подальшим розвитком синтезу П. Хеппом у 1880 р. Та відкриттям тротилу як відповідної вибухової речовини Карлом Хауссерманом у 1889 р. У Німеччині з 1901 р. Розпочалось масштабне виробництво. Через потребу військових у TNT для заповнення гранат (вперше в Німеччині з 1902 р.) Швидко виникли численні заводи. Вихідний матеріал для виробництва тринітротолуолу, толуолу, на той час можна було виробляти лише в обмежених кількостях, оскільки доводилося покладатися на видобуток кам’яновугільної смоли, суміші тисяч окремих речовин, що отримується під час екстракції коксу. Однак з сьогоднішньої точки зору цей метод вже не є економічним, оскільки частка толуолу у кам’яновугільній смолі порівняно низька.

Вилучення та презентація

Для виробництва тротилу толуол може нітруватися нітруючою кислотою, сумішшю сірчаної та азотної кислоти. Перший протонує азотну кислоту завдяки більшій кислотності. В результаті утворюється значно більше реакційноздатних електрофільних іонів NO2 + (включаючи катіон нітрилу або іон нітронію). Іони NO2 + - це реакційноздатні молекули в реакційній суміші, які забезпечують електрофільне заміщення на ароматичній.

Утворення тринітротолуолу відбувається поетапно. По-перше, відбувається мононітрування толуолу, яке відбувається в орто- або пара-положенні з імовірністю 96% через індуктивний ефект метильної групи. Нитротолуол, що утворюється в даний час, може додатково нітруватися сильним електрофілом NO2 +, доки в молекулі не буде максимальної кількості нітрогруп, і таким чином утворюється тринітротолуол.

характеристики

Фізичні властивості

Тринітротолуол може зустрічатися у двох поліморфних формах, які можна виділити за кольором. [5] [6] Стійка моноклінічна форма утворює блідо-жовті голкоподібні кристали, які плавляться при 80,4 ° C. [5] [6] Метастабільна, орторомбічна форма утворює помаранчеві кристали. При нагріванні до 70 ° C він перетворюється в моноклінну форму. [5] [6] З’єднання дуже мало розчиняється у воді, помірно розчиняється у метанолі (1% [5]) та етанолі (3% [5]), але добре розчиняється в ефірі, етилацетаті (47% [5]), Ацетон, бензол, толуол (55% [5]) та піридин. З низькою температурою плавлення 80,4 ° C, тротил можна розплавити у водяній парі та розлити у форми. З'єднання можна переганяти у вакуумі. За Антуаном, функція тиску пари випливає з log10 (P) = A− (B/(T + C)) (P в бар, T в K) з A = 5.37280, B = 3209.208 і C = −24.437 im Діапазон температур від 503 K до 523 K. [7] З'єднання може витримати безперервне нагрівання до 140 ° C. Виділення газу починається вище 160 ° C. Від 240 ° C відбувається дефлаграція з сильним розвитком сажі. [1] ТНТ токсичний і може викликати алергічні реакції при контакті зі шкірою. Це надає шкірі яскравий жовто-оранжевий колір.

Параметри вибуху

Тротил - одна з найвідоміших хімічно однорідних вибухових речовин, тобто така, що складається лише з одного компонента. Як і всі однорідні вибухові речовини, він зобов’язаний своїй вибухонебезпеці хімічній нестабільності та утворенню набагато стабільніших газоподібних продуктів. Паливо та окислювач, необхідні для вибуху, пов’язані з молекулою речовини.

Якщо молекула тротилу забезпечується енергією за допомогою відповідного процесу (тиск і тепло), екзотермічна реакція призводить до продуктів з нижчою енергією, таких як B. азот, вуглекислий газ, метан, оксид вуглецю або ціаністий водень. Останні виникають через недостатній вміст кисню в молекулі. Якщо запалена достатня кількість речовини, виділена енергія підтримує реакцію і реагує вся кількість речовини. Реакція відбувається в дуже швидкій, вузькій реакційній зоні, через яку речовина проходить як хвиля. З потужними вибуховими речовинами швидкість цієї реакційної зони досягає декількох тисяч метрів в секунду, тобто вона перевищує внутрішню швидкість звуку. Виділена енергія та утворення газів як продуктів реакції призводять до надзвичайно різкого підвищення тиску та температури, що є причиною ефективності вибухових речовин.

Важливими параметрами безпеки для поведінки вибуху є: [2]

  • Теплота вибуху: 3725 кДж кг -1 (H2O (l)), 3612 кДж кг -1 (H2O (g))
  • Нормальний об'єм газу: 975 л кг -1
  • Швидкість детонації: 6900 м/с (щільність: 1,6 г/см³)
  • Опуклість свинцевого блоку: 300 мл/10 г.
  • Точка дефлаграції: 300 ° C
  • Ударна чутливість: 15 Нм (1,5 км/хв)
  • Чутливість до тертя: до 353 Н (36 кп) відсутність реакції
  • Граничний діаметр при випробуванні сталевої гільзи: 5 мм

використання

Тротил все ще залишається важливою військовою вибухівкою сьогодні. Він використовується у військових та комерційних цілях у сумішах як вибуховий пристрій, що може спрацювати лише при первинному займанні (наприклад, детонатором). Для надійного запалювання литому тротилу навіть потрібен підсилювальний заряд, так званий підсилювач. ТНТ сам по собі не вибухне у вогні чи спеці; воно просто згорає. Через високі виробничі витрати (приблизно у 20 разів вибухових речовин у промислових цілях) основне використання застосовується у військовому секторі (вибухові речовини, особливо в гранатах, бомбах та мінах).

Вміст енергії в одиницях СІ становить:

1 кг тротилу = 4,6 мегаджауля (4,6 · 10 6 джоулів)

Еквівалентна одиниця тротилу, що використовується у зв'язку з вибухом ядерної зброї, базується на калорійності та визначається як

1 кТ (кілотон тротилу) = 10 12 кал = 4,184 · 10 12 Дж.

Одиниці мегатон і гігатон визначаються аналогічно. Великі літери призначені для уникнення плутанини з одиницею маси Кілотон запобігти.