- estructura química
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- Punt d'inflamació
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- Procés d'explosió de l'TNT
- Reacció d'oxidació de l'TNT
- Obtenció de l'TNT
- Usos de l'TNT
- En activitats militars
- En aplicacions industrials
- Riscos de l'TNT
- Contaminació de l'ambient amb TNT
- Solució a la contaminació amb TNT
- Remediació amb bacteris i fongs
- Remediació amb algues
- referències
El trinitrotoluè és un compost orgànic format per carboni, oxigen, hidrogen i nitrogen amb tres grups nitro -NO 2. La seva fórmula química és C 6 H 2 (CH 3) (NO 2) març o també la fórmula condensada C 7 H 5 N 3 O 6.
El seu nom complet és 2,4,6-trinitrotoluè, però comunament és conegut com TNT. És un sòlid blanc cristal·lí que pot explotar a l'ésser escalfat per sobre de certa temperatura.
Cristalls de 2,4,6-trinitrotoluè, TNT. Wremmerswaal. Font: Wikimedia Commons.
La presència en el trinitrotoluè dels tres grups nitro -NO 2 afavoreix el fet que exploti amb certa facilitat. Per això, ha estat molt utilitzat en artefactes explosius, projectils, bombes i granades.
També s'ha fet servir per a realitzar voladures sota l'aigua, en pous profunds i per explosions de tipus industrial o no bèl·lic.
El TNT és un producte delicat que pot explotar també per cops molt forts. A més és tòxic per als éssers humans, animals i plantes. Els llocs on han ocorregut els seus explosions han quedat contaminats i s'estan realitzant investigacions per eliminar les restes d'aquest compost.
Una manera que pot resultar efectiva i econòmica de reduir la concentració en el medi ambient contaminat de TNT és mitjançant l'ús d'alguns tipus de bacteris i fongs.
estructura química
El 2,4,6-trinitrotoluè està format per una molècula de toluè C 6 H 5 -CH 3, a la qual s'han afegit tres grups nitro -NO 2.
Els tres grups nitro -NO 2 estan situats de forma simètrica en l'anell benzènic de l'toluè. Es troben en les posicions 2, 4 i 6, on la posició 1 correspon a l'metil -CH 3.
Estructura química de l'2,4,6-trinitrotoluè. Edgar181. Font: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
- trinitrotoluè
- 2,4,6-trinitrotoluè
- TNT
- Trilita
- 2-Metil-1,3,5-trinitrobenceno
propietats
estat físic
Sòlid cristal·lí incolor a groc pàl·lid. Vidres en forma d'agulles.
pes molecular
227,13 g / mol.
Punt de fusió
80,5 ºC.
Punt d'ebullició
No bull. Es descompon amb una explosió a 240 ºC.
Punt d'inflamació
No és possible mesurar-lo perquè explota.
densitat
1,65 g / cm 3
solubilitat
Gairebé insoluble en aigua: 115 mg / L a 23 ° C. Molt poc soluble en etanol. Molt soluble en acetona, piridina, benzè i toluè.
propietats químiques
Pot descompondre de forma explosiva a l'ésser escalfat. A l'arribar a 240 ° C explota. També pot explotar a l'patir cops molt forts.
Quan s'escalfa fins descomposició produeix gasos tòxics d'òxids de nitrogen NO x.
Procés d'explosió de l'TNT
L'explosió de l'TNT comporta una reacció química. Bàsicament és un procés de combustió en el qual s'allibera energia de forma molt ràpida. A més s'emeten gasos dels quals són agents per transferir energia.
El TNT explota fàcilment a l'ésser escalfat per sobre de 240 ° C. Autor: openclipart-Vectors. Font: Pixabay.
Perquè es produeixi una reacció de combustió (oxidació) han d'estar presents el combustible i l'oxidant.
En el cas de l'TNT, tots dos es troben en la mateixa molècula, ja que els àtoms de carboni (C) i hidrogen (H) són els combustibles i l'oxidant és l'oxigen (O) dels grups nitro -NO 2. Això permet que la reacció sigui més ràpida.
Reacció d'oxidació de l'TNT
Durant la reacció de combustió de l'TNT dels àtoms es rearreglan i l'oxigen (O) queda més a prop de el carboni (C). A més, el nitrogen de l'-NO 2 es redueix i passa a formar nitrogen gasós N 2 que és un compost molt més estable.
La reacció química d'explosió de l'TNT pot resumir-se així:
2 C 7 H 5 N 3 O 6 → 7 CO ↑ + 7 C + 5 H 2 O ↑ +3 N 2 ↑
Es produeix carbó (C) durant l'explosió, en forma d'un núvol negre, ia més es forma monòxid de carboni (CO), el que es deu al fet que en la molècula no hi ha prou oxigen per oxidar completament tots els àtoms de carboni (C) i hidrogen (H) presents.
Obtenció de l'TNT
El TNT és un compost preparat únicament de manera artificial per l'ésser humà.
No es troba de forma natural en l'ambient. Es produeix només en algunes instal·lacions militars.
Es prepara mitjançant nitració de l'toluè (C 6 H 5 -CH 3) amb una barreja d'àcid nítric HNO 3 i àcid sulfúric H 2 SO 4. Primer s'obté una barreja de orto - i per -nitrotoluenos que per nitració enèrgica ulterior formen el trinitrotoluè simètric.
Usos de l'TNT
En activitats militars
El TNT és un explosiu que s'ha utilitzat en dispositius bèl·lics i explosions militars.
Les granades de mà poden contenir TNT. Autors: Materialscientist, Nemo5576, and Tronno. Font: Wikimedia Commons.
S'utilitza per omplir projectils, granades i bombes aerotransportades, ja que és prou insensible a l'impacte rebut per sortir de l'canó d'una arma, però pot explotar a l'ésser impactat per un mecanisme detonador.
Les bombes aèries poden contenir TNT. Autor: Christian Wittmann. Font: Pixabay.
No està dissenyat per produir fragmentació significativa o llançar projectils.
En aplicacions industrials
S'ha utilitzat per explosions d'interès industrial, en voladures sota l'aigua (per la seva insolubilitat en aigua) i explosions de pou profund. En el passat s'utilitzava amb més freqüència per a demolicions. Actualment s'empra juntament amb altres compostos.
Foto de el resultat d'una explosió per demolir roques en 1912. En aquesta època s'emprava el TNT en voladures requerides per exemple per obrir camins per a ferrocarrils. Internet Archive Book Images. Font: Wikimedia Commons.
També ha estat intermediari per colorants i químics fotogràfics.
Riscos de l'TNT
Pot explotar si s'exposa a calor intensa, foc o cops molt forts.
És irritant d'ulls, pell i tracte respiratori. És un compost molt tòxic tant per a l'ésser humà com per als animals, plantes i molts microorganismes.
Els símptomes d'exposició a l'TNT inclouen mal de cap, debilitat, anèmia, hepatitis tòxica, cianosi, dermatitis, mal a el fetge, conjuntivitis, falta de gana, nàusees, vòmits, diarrea, entre d'altres.
És un mutagen, és a dir, pot canviar la informació genètica (ADN) d'un organisme causant canvis que poden relacionar-se amb l'aparició de malalties hereditàries.
També ha estat classificat com a carcinogen o generador de càncer.
Contaminació de l'ambient amb TNT
El TNT ha estat detectat en sòls i aigües en zones d'operacions bèl·liques militars, en llocs de manufactura de municions i on es realitzen operacions d'entrenament militar.
Els sòls i aigües de zones bèl·liques o d'operacions militars han estat contaminades amb TNT. Autor: Michael Gaida. Font: Pixabay.
La contaminació amb TNT és perillosa per a la vida dels animals, éssers humans i plantes. Tot i que el TNT s'empra actualment en menor quantitat, és un dels compostos nitroaromàtics que més han estat utilitzats en la indústria dels explosius.
Per això és un dels que més contribueix a la contaminació ambiental.
Solució a la contaminació amb TNT
La necessitat de "netejar" regions contaminades amb TNT ha motivat el desenvolupament de diversos processos de remediació. La remediació és la remoció de contaminants de l'entorn.
Remediació amb bacteris i fongs
Molts microorganismes són capaços de bioremediar TNT com, per exemple, els bacteris de l'gènere Pseudomonas, Enterobacter, Mycobacterium i Clostridium.
S'ha trobat a més que hi ha certs bacteris que han evolucionat en llocs contaminats amb TNT i que poden sobreviure i també degradar-lo o metabolitzar com a font nutrient.
L'Escherichia coli per exemple ha demostrat una destacada capacitat de biotransformació de TNT, ja que posseeix múltiples enzims per atacar-lo, demostrant alhora una alta tolerància cap a la seva toxicitat.
A més algunes espècies de fongs poden biotransformar a l'TNT, convertint-lo en minerals no nocius.
Remediació amb algues
D'altra banda, alguns investigadors han trobat que l'alga Spirulina platensis té la capacitat d'absorbir sobre la superfície de les seves cèl·lules i assimilar fins a un 87% el TNT present en aigües contaminades amb aquest compost.
La tolerància d'aquesta alga cap al TNT i la seva habilitat per netejar l'aigua contaminada amb aquest indiquen l'alt potencial d'aquesta alga com fitoremediador.
referències
- US National Library of Medicine. (2019). 2,4,6-Trinitrotoluene. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Murray, SG (2000). Explosives. Mechanism of Explosion. In Encyclopedia of Forensic Sciences 2000, Pages 758-764. Recuperat de sciencedirect.com.
- Adamia, G. et al. (2018). About possibility of alga Spirulina application for phytoremediation of water polluted with 2,4,6-trinitrotoluene. Annals of Agrarian Science 16 (2018) 348-351. Recuperat de reader.elsevier.com.
- Serrano-González, MY et al. (2018). Biotransformation and Degradation of 2,4,6-trinitrotoluene by microbial metabolism and their interaction. Defence Technology 14 (2018) 151-164. Recuperat de pdf.sciencedirectassets.com.
- Iman, M. et al. (2017). Systems Biology Approach to Bioremediation of Nitroaromatics: Constraint-Based Analysis of 2,4,6-Trinitrotoluene Biotransformation by Escherichia coli. Molecules 2017, 22, 1242. Recuperat de mdpi.com.
- Windholz, M. et al. (Editors) (1983). The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Tenth Edition. Merck & CO., Inc.
- Morrison, RT and Boyd, RN (2002). Organic Chemistry. 6th Edition. Prentice-Hall.