טריניטרוטולואן (TNT): מבנה, תכונות, שימושים, סיכונים, פיצוץ - כִּימִיָה - 2025

Trinitrotoluene הוא תרכובת אורגנית המורכבת של פחמן, חמצן, מימן קבוצות ניטרו שלוש חנקן -NO ₂ . הנוסחה הכימית שלה היא C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ או גם הנוסחה המעובה C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

שמו המלא הוא 2,4,6-טריניטרוטולואן, אך ידוע בכינויו TNT. זהו מוצק גבישי לבן שיכול להתפוצץ כשהוא מחומם מעל לטמפרטורה מסוימת.

גבישים 2,4,6-טריניטרוטולואן, TNT. Wremmerswaal. מקור: Wikimedia Commons.

הנוכחות בטריניטרוטולואן של שלוש הקבוצות nitro-NO ₂ מעדיפה את העובדה שהיא מתפוצצת בקלות רבה. מסיבה זו נעשה בו שימוש נרחב במטעני חבלה, טילים, פצצות ורימונים.

הוא שימש גם לפיצוץ מתחת למים, בבארות עמוקות ופיצוצים תעשייתיים או לא מלחמתיים.

TNT הוא מוצר עדין שיכול להתפוצץ גם מכות חזקות מאוד. זה גם רעיל לבני אדם, לבעלי חיים וצמחים. המקומות בהם התרחשו פיצוצים שלהם מזוהמים ונעשות חקירות במטרה לחסל את שרידי המתחם הזה.

דרך אחת שיכולה להיות יעילה וזולה להפחתת ריכוז ה- TNT בסביבה המזוהמת היא באמצעות סוגים מסוימים של חיידקים ופטריות.

מבנה כימי

2,4,6-trinitrotoluene נוצר על ידי מולקולה של טולואן C ₆ H ₅ -CH ₃ , שאליו שלושה ניטרו -NO ₂ קבוצות נוספו .

שלוש הקבוצות nitro -NO ₂ ממוקמות באופן סימטרי על טבעת הבנזן של טולואן. הם נמצאים בעמדות 2, 4 ו 6, שבו עמדה 1 תואמים לנתונים מתיל -CH ₃ .

מבנה כימי של 2,4,6-טריניטרוטולואן. אדגר 181. מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

- טריניטרוטולואן

- 2,4,6-טריניטרוטולואן

TNT

- טריליטה

- 2-מתיל-1,3,5-טריניטרובנזן

נכסים

מצב פיזי

מוצק גבישי בצבע צהוב בהיר. קריסטלים בצורת מחט.

משקל מולקולרי

227.13 גרם / מול.

נקודת המסה

80.5 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

זה לא מרתיח. זה מתפרק עם פיצוץ ב 240 מעלות צלזיוס.

נקודת רתיחה

לא ניתן למדוד אותו מכיוון שהוא מתפוצץ.

צְפִיפוּת

1.65 גרם / ס"מ ³

מְסִיסוּת

כמעט בלתי מסיס במים: 115 מ"ג לליטר בטמפרטורה של 23 מעלות צלזיוס. מסיס מעט מאוד באתנול. מסיס מאוד באצטון, פירידין, בנזן וטולואן.

תכונות כימיות

עלול להתפרק בפיצוץ כשהוא מחומם. כשהוא מגיע ל -240 מעלות צלזיוס הוא מתפוצץ. זה יכול גם להתפוצץ כאשר הוא נפגע קשה מאוד.

כאשר הוא מחומם לפירוק הוא מייצר גזים רעילים של תחמוצות חנקן NO _x .

תהליך פיצוץ TNT

הפיצוץ של TNT מוביל לתגובה כימית. בעיקרון זהו תהליך בעירה בו האנרגיה משתחררת מהר מאוד. בנוסף נפלטים גזים שהם סוכנים להעברת אנרגיה.

TNT מתפוצץ בקלות כשהוא מחומם מעל 240 מעלות צלזיוס. מחבר: OpenClipart-Vectors. מקור: Pixabay.

כדי שתגובית בעירה (חמצון) תתרחש, חייבים להיות דלק וחמצון.

במקרה של TNT, שניהם נמצאים באותה מולקולה, שכן אטומי הפחמן (C) והמימן (H) הם הדלקים והחמצון הוא החמצן (O) של קבוצות הניטרו-NO ₂ . זה מאפשר לתגובה להיות מהירה יותר.

תגובת חמצון TNT

במהלך תגובת הבעירה של TNT האטומים מסדרים מחדש והחמצן (O) נשאר קרוב יותר לפחמן (C). בנוסף, החנקן ב- NO ₂ מצטמצם ליצירת גז חנקן N ₂ שהוא תרכובת יציבה בהרבה.

ניתן לסכם את התגובה הכימית של הפיצוץ של TNT באופן הבא:

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

פחמן (C) מיוצר במהלך הפיצוץ, בצורה של ענן שחור, ונוצרת גם פחמן חד-חמצני (CO), שזה בגלל שאין מספיק חמצן במולקולה כדי לחמצן לחלוטין את כל אטומי הפחמן ( C) ומימן (H) קיימים.

השגת TNT

TNT הוא תרכובת המיוצרת באופן מלאכותי על ידי האדם.

זה לא נמצא באופן טבעי בסביבה. הוא מיוצר רק במתקנים צבאיים מסוימים.

הוא מוכן על ידי חנקה של טולואן (C ₆ H ₅ –CH ₃ ) עם תערובת של חומצה חנקתית HNO ₃ וחומצה גופרתית H ₂ SO ₄ . ראשית, מתקבלת תערובת של אורתו ופרה-ניטרוטולואן, אשר על ידי חנקה נמרצת לאחר מכן, יוצרים את הטריניטרוטולואן הסימטרי.

שימושים של TNT

בפעילות צבאית

TNT הוא חומר נפץ ששימש במכשירים צבאיים ופיצוצים.

רימוני יד יכולים להכיל TNT. מחברים: חומרי מדע, Nemo5576 וטרונו. מקור: Wikimedia Commons.

הוא משמש למילוי טילים, רימונים ופצצות מוטסות, מכיוון שהוא לא רגיש מספיק לפגיעה שהתקבלה כדי להשאיר את קנה הנשק, אך הוא יכול להתפוצץ כאשר נפגע על ידי מנגנון מפוצץ.

פצצות אוויר יכולות להכיל TNT. מחבר: כריסטיאן ויטמן. מקור: Pixabay.

זה לא מיועד לייצר פיצול משמעותי או שיגור של טילי רובה.

ביישומים תעשייתיים

הוא שימש לפיצוצים בעלי עניין תעשייתי, בפיצוץ תת-מימי (בגלל חוסר המסיסות במים) ופיצוצים עמוקים. בעבר הוא שימש לרוב להריסה. הוא משמש כיום בשילוב עם תרכובות אחרות.

תצלום של תוצאה של פיצוץ להרס אבנים בשנת 1912. באותה תקופה שימש TNT בפיצוץ נדרש, למשל, לפתיחת כבישים למסילות ברזל. תמונות ארכיון באינטרנט. מקור: Wikimedia Commons.

זה גם שימש מתווך לצבעים צבעוניים וכימיקלים לצילום.

סיכוני TNT

עלול להתפוצץ אם הוא חשוף לחום עז, אש או להלם קשה.

זה מעצבן את העיניים, העור ודרכי הנשימה. זהו תרכובת רעילה מאוד גם לבני אדם וגם לבעלי חיים, צמחים ומיקרואורגניזמים רבים.

תסמינים של חשיפה ל- TNT כוללים כאבי ראש, חולשה, אנמיה, דלקת כבד רעילה, ציאנוזיס, דרמטיטיס, נזק בכבד, דלקת הלחמית, תיאבון לקוי, בחילה, הקאות, שלשולים, בין היתר.

זהו מוטגן, כלומר הוא יכול לשנות את המידע הגנטי (DNA) של אורגניזם הגורם לשינויים שיכולים להיות קשורים להופעת מחלות תורשתיות.

זה גם סווג כמסרטן או מחולל סרטן.

זיהום הסביבה עם TNT

TNT התגלה בקרקעות ובמים באזורים של לוחמה צבאית, באתרי ייצור של תחמושת ובהם מתבצעות פעולות אימונים צבאיות.

קרקעות ומימי אזורי מלחמה או פעולות צבאיות זוהמו ב- TNT. מחבר: מייקל גאידה. מקור: Pixabay.

הזיהום עם TNT מסוכן לחיים של בעלי חיים, בני אדם וצמחים. אף על פי ש- TNT משמש כיום בכמויות קטנות יותר, זהו אחד התרכובות הניטרו-ארומטיות ששימשו הכי הרבה בתעשיית הנפצים.

מסיבה זו זהו אחד התורמים ביותר לזיהום סביבתי.

פתרון לזיהום TNT

הצורך "לנקות" אזורים המזוהמים עם TNT הניע את התפתחותם של מספר תהליכי תיקון. טיפול הוא סילוק מזהמים מהסביבה.

טיפול בחיידקים ובפטריות

מיקרו-אורגניזמים רבים מסוגלים להקפיץ את ה- TNT, כמו חיידקים מהסוג Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium ו- Clostridium.

עוד נמצא כי ישנם חיידקים מסוימים שהתפתחו במקומות המזוהמים עם TNT ויכולים לשרוד וגם להשפיל או לחילוף חומרים כמקור תזונתי.

למשל, Escherichia coli הראה יכולת יוצאת דופן לביו-טרנספורמציה של TNT, מכיוון שיש לו מספר אנזימים לתקוף אותו, תוך הפגנת סובלנות גבוהה לרעילותו.

בנוסף, כמה מינים של פטריות יכולים לעבור טרנספורמציה של TNT ולהפוך אותה למינרלים שאינם מזיקים.

טיפול בתרופות עם אצות

מצד שני, כמה חוקרים מצאו כי לאצה Spirulina platensis יש יכולת לספוג על פני תאיה ולהטמיע עד 87% מה- TNT הקיים במים המזוהמים עם תרכובת זו.

הסובלנות של אצות זו כלפי TNT והיכולת שלה לנקות מים מזוהמים איתם מעידות על הפוטנציאל הגבוה של אצות זה כמתמרח פיטורמדיקציה.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). 2,4,6-טריניטרוטולואן. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. מוריי, SG (2000). חומרי נפץ. מנגנון הפיצוץ. באנציקלופדיה למדעי משפטי 2000, עמודים 758-764. התאושש מ- sciencedirect.com.
3. אדמיה, ג 'ואח'. (2018). על אפשרות של יישום אצה ספירולינה לפיטורציה של מים מזוהמים עם 2,4,6-טריניטרוטולואן. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. התאושש מ- reader.elsevier.com.
4. Serrano-González, MY et al. (2018). ביסטרנספורמציה והשפלת 2,4,6-טריניטרוטולואן על ידי חילוף חומרים מיקרוביאלי ואינטראקציה ביניהם. טכנולוגיית ההגנה 14 (2018) 151-164. התאושש מ- pdf.sciencedirectassets.com.
5. אימאן, מ 'ואח'. (2017). גישה ביולוגית מערכות לביור-תיווך של ניטרואראומטיקה: ניתוח מבוסס אילוץ של ביו-טרנספורמציה של 2,4,6-טריניטרוטולואן על ידי Escherichia coli. מולקולות 2017, 22, 1242. התאושש מ- mdpi.com.
6. Windholz, M. et al. (עורכים) (1983). מדד מרק. אנציקלופדיה של כימיקלים, תרופות וביולוגיות. המהדורה העשירית. מרק ושות 'בע"מ
7. מוריסון, RT ובויד, RN (2002). כימיה אורגנית. מהדורה 6. פרנטיס-הול.