TRINITROTOLUENE (TNT): الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، المخاطر ، الانفجار - كيمياء - 2025

و التراينيتروتولوين هو مركب عضوي يتكون من الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين ثلاث مجموعات نيترو تكن له ₂. صيغته الكيميائية هي C ₆ H ₂ (CH ₃) (NO ₂) ₃ أو أيضًا الصيغة المكثفة C ₇ H ₅ N ₃ O ₆.

الاسم الكامل له هو 2،4،6-trinitrotoluene ، ولكنه معروف باسم TNT. إنها مادة صلبة بلورية بيضاء يمكن أن تنفجر عند تسخينها فوق درجة حرارة معينة.

2،4،6 بلورات ثلاثي نيتروتولوين ، تي إن تي. Wremmerswaal. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يؤيد وجود مجموعات النيترو -NO ₂ الثلاث في trinitrotoluene حقيقة أنه ينفجر ببعض السهولة. لهذا السبب ، فقد تم استخدامه على نطاق واسع في الأجهزة المتفجرة والقذائف والقنابل والقنابل اليدوية.

كما تم استخدامه للتفجير تحت الماء وفي الآبار العميقة وللتفجيرات الصناعية أو غير الحربية.

مادة تي إن تي منتج حساس يمكن أن ينفجر أيضًا من ضربات قوية جدًا. كما أنها سامة للإنسان والحيوان والنبات. وقد تم تلويث الأماكن التي حدثت فيها انفجاراتهم وتجري التحقيقات لإزالة بقايا هذا المجمع.

إحدى الطرق التي يمكن أن تكون فعالة وغير مكلفة لتقليل تركيز مادة تي إن تي في البيئة الملوثة هي من خلال استخدام بعض أنواع البكتيريا والفطريات.

التركيب الكيميائي

يتم تكوين 2،4،6-ثلاثي نيتروتولوين بواسطة جزيء التولوين C ₆ H _5- CH ₃ ، والذي تمت إضافة ثلاث مجموعات نيترو- NO ₂ إليه.

توجد المجموعات الثلاث نيترو- NO ₂ بشكل متماثل على حلقة البنزين من التولوين. توجد في المواضع 2 و 4 و 6 ، حيث يتوافق الموضع 1 مع methyl -CH ₃.

التركيب الكيميائي لـ 2،4،6-trinitrotoluene. إدغار 181. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

التسمية

- ترينتروتولوين

- 2،4،6-ترينيتروتولوين

- مادة تي ان تي

- تريليتا

- 2-ميثيل -1،3،5-ثلاثي نيتروبنزين

الخصائص

الحالة الفيزيائية

عديم اللون إلى أصفر شاحب بلوري صلب. بلورات على شكل إبرة.

الوزن الجزيئي الغرامي

227.13 جم / مول.

نقطة الانصهار

80.5 درجة مئوية.

نقطة الغليان

لا يغلي. تتحلل بانفجار عند 240 درجة مئوية.

نقطة مضيئة

لا يمكن قياسه لأنه ينفجر.

كثافة

1.65 جم / سم ³

الذوبان

يكاد يكون غير قابل للذوبان في الماء: 115 مجم / لتر عند 23 درجة مئوية. قليل الذوبان في الإيثانول. قابل للذوبان جدا في الأسيتون ، البيريدين ، البنزين والتولوين.

الخواص الكيميائية

قد تتحلل بشكل متفجر عند تسخينها. عند الوصول إلى 240 درجة مئوية ينفجر. يمكن أن تنفجر أيضًا عندما تتعرض لضربات شديدة.

عند تسخينها لتتحلل فإنها تنتج غازات سامة من أكاسيد النيتروجين NO _x.

عملية انفجار مادة تي إن تي

يؤدي انفجار مادة تي إن تي إلى تفاعل كيميائي. إنها في الأساس عملية احتراق يتم فيها إطلاق الطاقة بسرعة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، تنبعث الغازات التي تعتبر عوامل لنقل الطاقة.

ينفجر مادة تي إن تي بسهولة عند تسخينه فوق 240 درجة مئوية. المؤلف: OpenClipart-Vectors. المصدر: Pixabay.

لحدوث تفاعل احتراق (أكسدة) ، يجب أن يكون هناك وقود ومؤكسد.

في حالة مادة تي إن تي ، كلاهما في نفس الجزيء ، حيث أن ذرات الكربون (C) والهيدروجين (H) هي الوقود ، والأكسدة هي الأكسجين (O) لمجموعات نيترو- NO ₂. هذا يسمح لرد الفعل أن يكون أسرع.

تفاعل أكسدة مادة تي إن تي

أثناء تفاعل احتراق مادة تي إن تي ، تتم إعادة ترتيب الذرات ويظل الأكسجين (O) أقرب إلى الكربون (C). بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل النيتروجين الموجود في –NO ₂ لتكوين غاز النيتروجين N _{2 ،} وهو مركب أكثر استقرارًا.

يمكن تلخيص التفاعل الكيميائي للانفجار لمادة تي إن تي على النحو التالي:

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

يتم إنتاج الكربون (C) أثناء الانفجار ، على شكل سحابة سوداء ، كما يتشكل أول أكسيد الكربون (CO) ، وذلك بسبب عدم وجود كمية كافية من الأكسجين في الجزيء لأكسدة جميع ذرات الكربون تمامًا (C) والهيدروجين (H) موجود.

الحصول على مادة تي إن تي

مادة تي إن تي مركب يصنعه الإنسان فقط.

لا يوجد بشكل طبيعي في البيئة. يتم إنتاجه فقط في بعض المنشآت العسكرية.

يتم تحضيره بواسطة نترات التولوين (C ₆ H ₅ –CH ₃) مع خليط من حمض النيتريك HNO ₃ وحمض الكبريتيك H ₂ SO ₄. أولاً ، يتم الحصول على خليط من ortho- و par-nitrotoluenes ، والذي عن طريق النترات القوية اللاحقة يشكل ثلاثي نيتروتولوين المتماثل.

استخدامات مادة تي إن تي

في الأنشطة العسكرية

مادة تي إن تي هي مادة متفجرة استخدمت في الأجهزة والتفجيرات العسكرية.

يمكن أن تحتوي القنابل اليدوية على مادة تي إن تي. المؤلفون: عالم المواد و Nemo5576 و Tronno. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يتم استخدامه لملء المقذوفات والقنابل اليدوية والقنابل المحمولة جواً ، حيث أنها غير حساسة بدرجة كافية للتأثير الذي تم تلقيه لترك ماسورة السلاح ، ولكنها يمكن أن تنفجر عند اصطدامها بآلية تفجير.

يمكن أن تحتوي القنابل الجوية على مادة تي إن تي. المؤلف: كريستيان ويتمان. المصدر: Pixabay.

لم يتم تصميمه لإنتاج تجزئة كبيرة أو إطلاق مقذوفات.

في التطبيقات الصناعية

تم استخدامه للانفجارات ذات الأهمية الصناعية ، في التفجير تحت الماء (بسبب عدم قابليته للذوبان في الماء) وانفجارات الآبار العميقة. في الماضي كان يستخدم في الغالب لعمليات الهدم. يتم استخدامه حاليًا مع مركبات أخرى.

صورة لنتيجة انفجار لهدم الصخور في عام 1912. في ذلك الوقت تم استخدام مادة TNT في التفجير المطلوب ، على سبيل المثال ، لفتح طرق للسكك الحديدية. أرشيف صور الكتاب على الإنترنت. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

كما أنها كانت أيضًا وسيطًا للملونات والمواد الكيميائية الفوتوغرافية.

مخاطر مادة تي إن تي

قد تنفجر إذا تعرضت لحرارة شديدة أو حريق أو صدمة شديدة.

إنه مهيج للعينين والجلد والجهاز التنفسي. إنه مركب شديد السمية لكل من البشر والحيوانات والنباتات والعديد من الكائنات الحية الدقيقة.

تشمل أعراض التعرض لمادة تي إن تي الصداع والضعف وفقر الدم والتهاب الكبد السام والزرقة والتهاب الجلد وتلف الكبد والتهاب الملتحمة وضعف الشهية والغثيان والقيء والإسهال ، من بين أمور أخرى.

إنه مطفر ، أي يمكنه تغيير المعلومات الجينية (DNA) للكائن الحي مما يسبب تغيرات يمكن أن تكون مرتبطة بظهور الأمراض الوراثية.

كما تم تصنيفه على أنه مادة مسرطنة أو مولد للسرطان.

تلوث البيئة بمادة تي إن تي

تم اكتشاف مادة تي إن تي في التربة والمياه في مناطق العمليات العسكرية ، وفي مواقع تصنيع الذخائر وحيث يتم تنفيذ عمليات التدريب العسكري.

تلوثت التربة والمياه في مناطق الحرب أو العمليات العسكرية بمادة تي إن تي. المؤلف: مايكل جيدا. المصدر: Pixabay.

يعد التلوث بمادة تي إن تي خطيرًا على حياة الحيوانات والبشر والنباتات. على الرغم من أن مادة تي إن تي تستخدم حاليًا بكميات أقل ، إلا أنها واحدة من المركبات النيترو أروماتية التي تم استخدامها أكثر من غيرها في صناعة المتفجرات.

لهذا السبب فهي من أكثر تلك العوامل المساهمة في التلوث البيئي.

محلول لتلوث مادة تي إن تي

أدت الحاجة إلى "تنظيف" المناطق الملوثة بمادة تي إن تي إلى تطوير العديد من عمليات المعالجة. العلاج هو إزالة الملوثات من البيئة.

علاج البكتيريا والفطريات

العديد من الكائنات الحية الدقيقة قادرة على المعالجة البيولوجية لمادة تي إن تي ، مثل البكتيريا من جنس الزائفة ، والبكتيريا المعوية ، والميكوباكتيريوم ، والمطثية.

وقد وجد أيضًا أن هناك أنواعًا معينة من البكتيريا التي تطورت في أماكن ملوثة بمادة تي إن تي والتي يمكنها البقاء على قيد الحياة وكذلك تحللها أو استقلابها كمصدر غذائي.

على سبيل المثال ، أظهرت الإشريكية القولونية قدرة رائعة على التحول الأحيائي لمادة تي إن تي ، حيث تحتوي على إنزيمات متعددة لمهاجمتها ، مع إظهار قدرة تحمل عالية تجاه سميتها.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لبعض أنواع الفطريات تحويل مادة تي إن تي بيولوجيًا ، وتحويلها إلى معادن غير ضارة.

علاج الطحالب

من ناحية أخرى ، وجد بعض الباحثين أن سبيرولينا بلاتنسيس ألجا لديها القدرة على الامتصاص على سطح خلاياه واستيعاب ما يصل إلى 87٪ من مادة تي إن تي الموجودة في المياه الملوثة بهذا المركب.

يشير تحمل هذه الطحالب تجاه مادة تي إن تي وقدرتها على تنظيف المياه الملوثة بها إلى الإمكانات العالية لهذه الطحالب كمنظم نباتي.

المراجع

1. المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. (2019). 2،4،6-ترينيتروتولوين. تعافى من pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. موراي ، سان جرمان (2000). المتفجرات. آلية الانفجار. في موسوعة علوم الطب الشرعي 2000 ، الصفحات 758-764. تعافى من sciencedirect.com.
3. Adamia، G. et al. (2018). حول إمكانية تطبيق الطحالب سبيرولينا للمعالجة النباتية للمياه الملوثة بـ 2،4،6-trinitrotoluene. حوليات العلوم الزراعية 16 (2018) 348-351. تعافى من reader.elsevier.com.
4. Serrano-González، MY et al. (2018). التحول البيولوجي وتدهور 2،4،6-ثلاثي نيتروتولوين عن طريق التمثيل الغذائي الميكروبي وتفاعلها. تكنولوجيا الدفاع 14 (2018) 151-164. تعافى من pdf.sciencedirectassets.com.
5. إيمان ، م وآخرون. (2017). نهج بيولوجيا الأنظمة للمعالجة الحيوية للنيترواروماتيات: التحليل القائم على القيد لـ 2،4،6-Trinitrotoluene التحول الحيوي بواسطة Escherichia coli. جزيئات 2017 ، 22 ، 1242. تم الاسترجاع من mdpi.com.
6. ويندهولز ، إم وآخرون. (محررون) (1983). مؤشر ميرك. موسوعة المواد الكيميائية والأدوية والبيولوجية. الطبعة العاشرة. شركة Merck & CO.، Inc.
7. موريسون ، آر تي وبويد ، آر إن (2002). الكيمياء العضوية. الطبعة السادسة. برنتيس هول.