Trinitrotoluen • Arkady Kuramshin • Videnskabeligt billede af dagen om "Elements" • Kemi

Trinitrotoluen

Billedet viser det krystallinske præparat af trinitrotoluen (2,4,6-trinitrotoluen, C7H5N3O6). Trinitrotoluen, eller TNT, eller TNT, er blandt de ti ti organiske stoffer, hvis navn nemt kan huskes af en person, der er langt fra kemi. I begyndelsen af ​​det tyvende århundrede blev det intensivt brugt som et sprengningspræparat til militær og industriel brug. Trinitrotoluen-trotyl tjener stadig som ækvivalent til estimering af mængden af ​​energi frigivet under atomeksplosioner, eksplosioner af kemiske eksplosive anordninger, fald af asteroider og kometer, eksplosioner af vulkaner.

Strukturen af ​​2,4,6-trinitrotoluen. Figurforfatter

Ved stuetemperatur er trinitrotoluen en gul krystallinsk substans. Den blev først modtaget i 1863 af den tyske kemiker Julius Wilbrand (på mange internetressourcer er denne syntese og opdagelsen af ​​trinitrotoluen fejlagtigt tilskrevet sin far, en tysk læge og retsmedicinsk læge Joseph Wilbrand). Trinitrotoluen opnås ved at behandle toluen med salpetersyre i nærvær af koncentreret svovlsyre og oleum – en opløsning af SO3 i svovlsyre. Behandlingen af ​​toluen med salpetersyre – nitrering – sker trinvist, i hvert trin indføres en nitrogruppe i molekylet (-NO2), og hvis dinitrotoluen stadig kan opnås ved anvendelse af koncentreret svovlsyre som en katalysator til indføring af den tredje gruppe -N2 har brug for mere aktiv katalysator – oleum. Efter nitrering vaskes krystallerne af trinitrotoluen med vand fra urenheder og tørres.

Umiddelbart efter den første succesrige syntese af trinitrotoluen blev dets potentiale som et nyt eksplosiv ikke afsløret. Indtil 1890'erne blev trinitrotoluen, produceret i beskedne mængder, kun brugt som et gul farvestof til tekstiler. Forskere har ikke kunnet se et eksplosiv i det i tre årtier på grund af, at denne forbindelse ikke er så let detoneret. Sammenlignet med de vigtigste sprængstoffer, som på det tidspunkt blev betragtet som erstatning for røget pulver – med trinitroglycerin eller nitrocellulose – blev trinitrotoluen betragtet som ekstremt stabil, og dens eksplosionsevne var mindre end nitrocellulose og nitroglycerin. Først i 1891 lykkedes en anden tysk kemiker, Karl Häussermann, at se potentielle sprængstoffer i trinitrotoluen.

Den relative enkelhed og lave omkostninger ved dens industrielle forberedelse, sikkerhed under opbevaring, bidrog til at blive en "reference" eksplosiv trinitrotoluen.transport og lethed at udstyre dem med ammunition. TNT kan smeltes, fyldes med enhver form for smelteevne eller en form som følge af en eller anden applikation. Dette er muligt på grund af det faktum, at trinitrotoluenes smeltepunkt er 80 ° C, og dekomponeringstemperaturen er 240 ° C, og derfor er der i mangel af gnister eller kilder til åben ild, at arbejde med smeltet TNT praktisk talt sikkert, hvilket ikke kan siges om at arbejde med nitroglycerin eller nitrocellulose.

Smeltning 2,4,4-trinitrotoluen. Foto fra creationwiki.org

Fra 1890'erne blev trinitrotoluen brugt som et eksplosivt stof til civil brug. TNT-brikker blev fremstillet af det til minedrift, rydde landskabet, når der blev lagt jernbaner og motorveje, nedrivning af bygninger. Udstyret til artilleri ammunition, miner og TNT bomber begyndte i 1902, den første var tyskerne, i 1907 mestrer briterne teknologien til produktion af TNT ammunition. Den første fuldskalede brug fandt sted under Første Verdenskrig. Praksis har vist, at trinitrotoluen var mere bekvemt for adfærd af fjendtligheder end den vigtigste konkurrent af tiden, picrinsyre (seTrinitrophenol). Ammunition med picrinsyre, i modsætning til skallerne med trinitrotoluen, kan spontant eksplodere fra slag. Dette skyldtes det faktum, at picrinsyre kunne reagere med de metaller, hvorfra der blev lavet artilleri skaller, der dannede eksplosive salte, picrater. Picronsyre opløses også relativt godt i vand (ved 20 ° C opløses 12,7 g syre i 1 liter vand), hvilket betyder, at det kan absorbere vand fra fugtig luft, mens den taber sin eksplosive evne. Dette sker ikke med trinitrotoluen: det er ringe opløseligt i vand (ved 20 ° С kun 0,13 g af stoffet opløses i 1 liter vand).

Trinitrotoluen nedbrydes når eksploderet ifølge følgende ligning:

2C7H5N3O6 → 3N2 + 5H2O + 7CO + 7C.

Hvis vi beregner mængden af ​​gasser udgivet under eksplosionen af ​​TNT, endog undervurderer (det vil sige at bringe den til stuetemperatur og kun tager hensyn til nitrogen og kulilte som gasser under disse betingelser), vil volumenet af detonationsprodukter være ca. 800 gange større end volumenet af TNT selv. Allerede en sådan vurdering taler om trotyl som en kraftig eksplosiv (en eksplosion er en kemisk reaktion, herunder en signifikant volumenændring).Eksplosionen af ​​trinitrotoluen øger temperaturen væsentligt, mens vandet, der frigives under dets nedbrydning, vil være gasformigt, og eksplosionsprodukterne vil optage et større volumen end ved stuetemperatur. Derfor vil mængden af ​​nedbrydningsprodukter faktisk være tusindvis af gange større end volumenet af selve eksplosivmaterialet. Den kraftige stigning i volumen bestemmer eksplosivernes kraft. Det er umuligt at nøjagtigt beregne eller måle energien ved en eksplosion af en prøve af trinitrotoluen: Denne værdi kan kun kendes ved at vide eksplosionens temperatur, og det afhænger igen af ​​eksplosionstypen – når det er sprængt, er temperaturen i et lukket rum højere end i en åben en. Til standardisering antages det, at ved eksplosion af et kilo TNT frigives 4,2 × 103 kilojoule, et kiloton i TNT-ækvivalent svarer til 4,2 × 106 megajoules energi.

Selvom den primære brug af trinitrotoluen er at udstyre ammunition, bør vi ikke glemme, at den også bruges til fredelige formål: i bygning af tunneler, til nedrivning af gamle bygninger og rydning af jord til renovering af byinfrastruktur. Fra trinitrotoluen opnås 1,3,5-trinitrobenzen og 1,3-dinitrobenzen,som også er sprængstoffer, men i modsætning til trotyl anvendes ikke uafhængigt, men i sammensætninger med nitrocellulose til fremstilling af røgløst pulver. Trinitrotoluen anses som kræftfremkaldende og stof, der forårsager anæmi og leverskade. Det har også en irriterende virkning på huden, male den gul eller orange, så det er ikke sikkert at arbejde med trinitrotoluen.

Billeder fra aiexplosives.com.

Arkady Kuramshin


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: