TRINITROTOLUOL (TNT): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN, RISIKEN, EXPLOSION - CHEMIE - 2024

Das Trinitrotoluol ist eine organische Verbindung bestehend aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff, drei Nitrogruppen -NO ₂ . Seine chemische Formel lautet C ₆ H ₂ (CH ₃ ) (NO ₂ ) ₃ oder auch die kondensierte Formel C ₇ H ₅ N ₃ O ₆ .

Sein vollständiger Name ist 2,4,6-Trinitrotoluol, aber es ist allgemein als TNT bekannt. Es ist ein weißer kristalliner Feststoff, der explodieren kann, wenn er über eine bestimmte Temperatur erhitzt wird.

2,4,6-Trinitrotoluolkristalle, TNT. Wremmerswaal. Quelle: Wikimedia Commons.

Das Vorhandensein der drei Nitro-NO ₂ -Gruppen in Trinitrotoluol begünstigt die Tatsache, dass es leicht explodiert. Aus diesem Grund wurde es häufig in Sprengkörpern, Projektilen, Bomben und Granaten eingesetzt.

Es wurde auch zum Sprengen unter Wasser, in Tiefbrunnen und für industrielle Explosionen oder Explosionen außerhalb des Krieges verwendet.

TNT ist ein empfindliches Produkt, das auch bei sehr starken Schlägen explodieren kann. Es ist auch giftig für Menschen, Tiere und Pflanzen. Die Orte, an denen ihre Explosionen aufgetreten sind, wurden kontaminiert, und es werden Untersuchungen durchgeführt, um die Überreste dieser Verbindung zu beseitigen.

Ein Weg, der effektiv und kostengünstig sein kann, um die TNT-Konzentration in der kontaminierten Umgebung zu verringern, ist die Verwendung einiger Arten von Bakterien und Pilzen.

Chemische Struktur

2,4,6-Trinitrotoluol wird durch ein Molekül Toluol C ₆ H ₅ -CH _{3 gebildet} , zu dem drei Nitro-NO ₂ -Gruppen hinzugefügt wurden .

Die drei Nitro-NO ₂ -Gruppen befinden sich symmetrisch am Benzolring von Toluol. Sie befinden sich an den Positionen 2, 4 und 6, wobei Position 1 Methyl-CH _{3 entspricht} .

Chemische Struktur von 2,4,6-Trinitrotoluol. Edgar181. Quelle: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Trinitrotoluol

- 2,4,6-Trinitrotoluol

- TNT

- Trilita

- 2-Methyl-1,3,5-trinitrobenzol

Eigenschaften

Körperlicher Status

Farbloser bis hellgelber kristalliner Feststoff. Nadelförmige Kristalle.

Molekulargewicht

227,13 g / mol.

Schmelzpunkt

80,5 ° C.

Siedepunkt

Es kocht nicht. Es zersetzt sich mit einer Explosion bei 240 ºC.

Flammpunkt

Es ist nicht möglich, es zu messen, weil es explodiert.

Dichte

1,65 g / cm ³

Löslichkeit

In Wasser fast unlöslich: 115 mg / l bei 23 ° C. In Ethanol sehr schwer löslich. Sehr gut löslich in Aceton, Pyridin, Benzol und Toluol.

Chemische Eigenschaften

Kann sich beim Erhitzen explosionsartig zersetzen. Bei Erreichen von 240 ° C explodiert es. Es kann auch explodieren, wenn es sehr hart getroffen wird.

Beim Erhitzen zur Zersetzung entstehen giftige Gase von Stickoxiden NO _x .

TNT-Explosionsprozess

Die Explosion von TNT führt zu einer chemischen Reaktion. Grundsätzlich handelt es sich um einen Verbrennungsprozess, bei dem Energie sehr schnell freigesetzt wird. Zusätzlich werden Gase freigesetzt, die Mittel zur Energieübertragung sind.

TNT explodiert leicht, wenn es über 240 ° C erhitzt wird. Autor: OpenClipart-Vektoren. Quelle: Pixabay.

Damit eine Verbrennungsreaktion (Oxidation) stattfinden kann, müssen Brennstoff und Oxidationsmittel vorhanden sein.

Im Fall von TNT befinden sich beide im selben Molekül, da die Kohlenstoff- (C) und Wasserstoffatome (H) die Brennstoffe sind und das Oxidationsmittel der Sauerstoff (O) der Nitro-NO ₂ -Gruppen ist . Dadurch kann die Reaktion schneller sein.

TNT-Oxidationsreaktion

Während der Verbrennungsreaktion von TNT ordnen sich die Atome neu an und Sauerstoff (O) bleibt näher an Kohlenstoff (C). Zusätzlich wird der Stickstoff in -NO ₂ reduziert, um Stickstoffgas N ₂ zu bilden _, das eine viel stabilere Verbindung ist.

Die explosionschemische Reaktion von TNT kann wie folgt zusammengefasst werden:

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

Während der Explosion entsteht Kohlenstoff (C) in Form einer schwarzen Wolke, und es entsteht auch Kohlenmonoxid (CO), da das Molekül nicht genügend Sauerstoff enthält, um alle Kohlenstoffatome vollständig zu oxidieren ( C) und Wasserstoff (H) vorhanden.

TNT erhalten

TNT ist eine Verbindung, die nur künstlich vom Menschen hergestellt wird.

Es kommt natürlicherweise nicht in der Umwelt vor. Es wird nur in einigen militärischen Anlagen hergestellt.

Es wird durch Nitrierung von Toluol (C ₆ H ₅ –CH ₃ ) mit einem Gemisch aus Salpetersäure HNO ₃ und Schwefelsäure H ₂ SO _{4 hergestellt} . Zunächst wird eine Mischung aus ortho- und para-Nitrotoluolen erhalten, die durch anschließende kräftige Nitrierung das symmetrische Trinitrotoluol bilden.

Verwendung von TNT

Bei militärischen Aktivitäten

TNT ist ein Sprengstoff, der in militärischen Geräten und Explosionen verwendet wurde.

Handgranaten können TNT enthalten. Autoren: Materialscientist, Nemo5576 und Tronno. Quelle: Wikimedia Commons.

Es wird zum Füllen von Projektilen, Granaten und Luftbomben verwendet, da es unempfindlich genug gegen den Aufprall ist, um den Lauf einer Waffe zu verlassen, aber es kann explodieren, wenn es von einem Sprengmechanismus getroffen wird.

Luftbomben können TNT enthalten. Verfasser: Christian Wittmann. Quelle: Pixabay.

Es ist nicht dafür ausgelegt, signifikante Fragmentierungen zu erzeugen oder Projektile abzufeuern.

In industriellen Anwendungen

Es wurde für Explosionen von industriellem Interesse, beim Sprengen unter Wasser (aufgrund seiner Unlöslichkeit in Wasser) und bei Explosionen von Tiefbrunnen verwendet. In der Vergangenheit wurde es am häufigsten für Abrisse verwendet. Es wird derzeit in Verbindung mit anderen Verbindungen verwendet.

Foto des Ergebnisses einer Explosion zum Abriss von Steinen im Jahr 1912. Zu dieser Zeit wurde TNT zum Sprengen verwendet, um beispielsweise Straßen für Eisenbahnen zu öffnen. Bilder aus dem Internetarchivbuch. Quelle: Wikimedia Commons.

Es war auch ein Vermittler für Farbstoffe und fotografische Chemikalien.

Risiken von TNT

Kann explodieren, wenn es starker Hitze, Feuer oder starken Stößen ausgesetzt wird.

Es reizt Augen, Haut und Atemwege. Es ist eine sehr giftige Verbindung sowohl für Menschen als auch für Tiere, Pflanzen und viele Mikroorganismen.

Zu den Symptomen einer TNT-Exposition zählen unter anderem Kopfschmerzen, Schwäche, Anämie, toxische Hepatitis, Zyanose, Dermatitis, Leberschäden, Bindehautentzündung, Appetitlosigkeit, Übelkeit, Erbrechen und Durchfall.

Es ist ein Mutagen, das heißt, es kann die genetische Information (DNA) eines Organismus verändern und Veränderungen verursachen, die mit dem Auftreten von Erbkrankheiten zusammenhängen können.

Es wurde auch als krebserzeugend oder krebserzeugend eingestuft.

Kontamination der Umwelt mit TNT

TNT wurde in Böden und Gewässern in Gebieten mit militärischen Operationen, in Produktionsstätten für Munition und dort, wo militärische Trainingsoperationen durchgeführt werden, nachgewiesen.

Die Böden und Gewässer von Kriegsgebieten oder militärischen Operationen wurden mit TNT kontaminiert. Verfasser: Michael Gaida. Quelle: Pixabay.

Eine Kontamination mit TNT ist gefährlich für das Leben von Tieren, Menschen und Pflanzen. Obwohl TNT derzeit in kleineren Mengen verwendet wird, ist es eine der nitroaromatischen Verbindungen, die in der Sprengstoffindustrie am häufigsten verwendet wurden.

Aus diesem Grund trägt es am meisten zur Umweltverschmutzung bei.

Lösung gegen TNT-Kontamination

Die Notwendigkeit, mit TNT kontaminierte Regionen zu "reinigen", hat die Entwicklung mehrerer Sanierungsverfahren motiviert. Sanierung ist die Entfernung von Schadstoffen aus der Umwelt.

Sanierung mit Bakterien und Pilzen

Viele Mikroorganismen, wie Bakterien der Gattungen Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium und Clostridium, können TNT bioremediieren.

Es wurde auch festgestellt, dass es bestimmte Bakterien gibt, die sich an mit TNT kontaminierten Orten entwickelt haben und die überleben und es auch als Nährstoffquelle abbauen oder metabolisieren können.

Escherichia coli hat zum Beispiel eine hervorragende Fähigkeit zur Biotransformation von TNT gezeigt, da es mehrere Enzyme besitzt, um es anzugreifen, und gleichzeitig eine hohe Toleranz gegenüber seiner Toxizität zeigt.

Darüber hinaus können einige Pilzarten TNT biotransformieren und in unschädliche Mineralien umwandeln.

Sanierung mit Algen

Andererseits haben einige Forscher herausgefunden, dass die Spirulina platensis-Alge die Fähigkeit besitzt, an der Oberfläche ihrer Zellen zu adsorbieren und bis zu 87% des in mit dieser Verbindung kontaminierten Wassers vorhandenen TNT zu assimilieren.

Die Toleranz dieser Algen gegenüber TNT und ihre Fähigkeit, damit kontaminiertes Wasser zu reinigen, zeigen das hohe Potenzial dieser Algen als Phytoremediator.

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