Život je džungle. Člověk se pořád za něčím honí.

TNT

1. března 2007 v 17:20 |  Pyrotechnika
2,4,6-Trinitrotoluen, zkráceně tritol, trotyl, TNT je nejrozšířenější standardní trhavinou, používá se samotný pro lisované a lité nálože na kumulaci (protipancéřové střely) nebo ve směsích s jinými výbušninami jako vojenských a průmyslových trhavin.

Vyrábí se jako všechny poly-nitrolátky nitrací pomocí nitrační směsi kyselina sírová-kyselina dusičná. Trinitrotoluen žlutá látka, překrystalovaný z ethanolu, toluenu, acetonu má barvu bílou a teplotu tání nad 80°C.
Patří mezi chemicky nejstálejší výbušniny, nereaguje s kovy, není navlhavý, relativně málo citlivý k mechanickým impulsům, stabilní i za zvýšené teploty, snadno se s ním manipuluje. Oproti jiným výbušninám i méně jedovatý. Nízká teplota tání umožňuje plnění náloží litím, to je velmi důležitá vlastnost. Obtížně se zapaluje, na volném prostranství pomalu shoří čadivým plamenem bez výbuchu, k detonaci lze přivést pouze silným impulsem rozbuškou.
V práškové nebo lisované formě detonuje od rozbušky č.8, litý však vyžaduje mohutnou iniciaci nejméně 7g lisovaného Pentritu.
Ačkoliv je nejpoužívanější výbušninou, jeho účinnost není příliš veliká a řadí se spíše mezi slabší výbušniny.
Fyzikální vlastnosti 2,4,6-trinitrotoluenu:
2,4,6-trinitrotoluen je nažloutlá krystalická látka t. tání 80,7°C (chemicky čistý má t.t. 81,8°C). Vytváří rhomboedrické krystaly specifické hustoty 1,663g/cm3.
Roztavený při teplotě 82°C má hustotu 1,467g/cm3. Gravimetrická hustota krystalického trinitrotoluenu 0,9-1,0g/cm3. Hustota nesymetrických izomerů je přibližně shodná.
Hustota lisovaného TNT závisí na lisovacím tlaku a pohybuje se maximálně v rozmezí 1,54-1,62g/cm3 při lisovacím tlaku od 1450 do 4350kg/cm2.
Na hustota litého trinitrotoluenu má vliv rychlost ochlazení kapaliny, tj. na velikosti vznikajících krystalků. Při rychlém ochlazení roztaveného tritolu je h= 1,55g/cm3, při pomalém ochlazování a promíchávání dosahuje až 1,60g/cm3.
Hygroskopičnost alpha-TNT je okolo 0,05%, což je velmi nízká hodnota a proto je TNT považován za prakticky nenavlhavý. Při zvýšené teplotě jeví tritol plastičnost, tak např. při 50°C a slabém tlaku může vytékat z vojenského náloživa. Při teplotách od 0 do 35°C se chová jako typická pevná látka, při teplotě 35-40°C začíná přeměna pevné fáze v plastickou.
Trinitrotoluen vře při 210-212°C (při tlaku 10-12mm Hg sloupce), páry kondenzují při 345°C (760mm Hg sloupce) a 232°C(30mm rtuťového sloupce). Trinitrotoluen je anisotropní látkou. Rozpustnost alpha-TNT ve vodě je nízká- 0,15% při 100°C, což má velký význam při jeho promývání od zbytků nitračních kyselin.
V organických rozpouštědlech se 2,4,6-trinitrotoluen rozpouští dostatečně dobře, nejlepšími rozpouštědly jsou pyridin, aceton, toluen, chloroform. Špatně se rozpouští v ethanolu a sirouhlíku
TNT je dobře rozpustný v koncentrované kyselině sírové (100g 95%ní H2SO4 rozpustí 18g tritolu při teplotě 80°C a 99%ní H2SO4 35,8g při téže teplotě) a výborně rozpustný v kyselině dusičné: ve 100g 80%ní HNO3 se při 56°C rozpustí 250g trinitrotoluenu, v 97%ní HNO3 již 630g tritolu při stejné teplotě.
2,4,6-trinitrotoluen dává binární eutektické směsi s mnohými nitrosloučeninami:

s 2,5% RDX ...........................t. tání 78,6°C
s 45,5% m-DNB..........................t.t. 51°C
s 12% Hexylu...............................t.t. 78,2°C
s 13% PENT................................t.t. 76,1°C
s 42,1% Tetrylu............................t.t. 58,3°C
s 34% TNP..................................t.t. 55,1°C
s 18% 1,8-DNN..........................t.t. 73,4°C
s 54% 2,4-DNT...........................t.t. 45,2°C
s 58% p-MNT.............................t.t. 34°C

Chemické vlastnosti:
2,4,6-trinitrotoluen oplývá nízkou reaktivností, v důsledku čehož našel tak obrovské uplatnění jako výbušnina. Schopnost reagovat se sloučeninami je různá a nejvíce závisí na teplotě. Např. konc. H2SO4 rozpouští tritol , ale při normální teplotě s ním nereaguje, při teplotě 155°C začíná rozklad za uvolnění oxidu siřičitého, dusíku, oxidu uhličitého a vody. Koncentrovaná kyselina dusičná při teplotě nad 110°C oxiduje methyl skupinu na karboxylovou kyselinu (reakce je možno využít k přípravě trinitrobenzenu).
Nitrační směs za teploty 130°C oxiduje trinitrotoluen s rozrušením benzenového jádra a vznikem tetranitromethanu. Destruktivní nitrací je možné z tritolu vyrábět tetranitromethan, ale pro malé výtěžky je tato metoda značně neekonomická.

Trinitrotoluen reaguje s vodným i ethanolovým roztokem silných bází (zejména s alkoholáty, hydroxidy, koncentrovanými uhličitany, amoniakem atd.) a vznikají metalické sloučeniny temně červené barvy. Pro ně vžitý název je ,,trotyláty". Tyto sloučeniny jsou nestabilní, snadno se rozkládají, mají vysokou citlivost, nízkou teplotu vzbuchu (některé až na úrovni třaskavin) a snižují stabilitu a bezpečnost TNT. Např. trytolát vzniklý reakcí trinitrotoluenu s ethoxydem sodným vybuchuje při teplotě 50°C po 15 minutách zahřívání. Analogií s kyselinou pikrovou by se mohlo zdát, že okyselením trytolátu minerální kyselinou se zpětně uvolní trinitrotoluen, ovšem není tomu tak. Minerálními kyselinami se rozkládají za uvolnění NO2. Vznik ,,trotylátů" je velmi důležitý pro bezpečnost čištění surového tritolu a zejména při výrobě směsných trhavin, v roztaveném stavu za vyšší teploty může tritol reagovat s některými dusičnany za vzniku nebezpečných sloučenin.
R. 1916 v továrně na výrobu trhavin tímto způsobem detonovala směs při roztavení tritolu s dusičnanem draselným. Při šetření příčin se dospělo k závěru, že výbuch způsobili metalické sloučeniny tritolu, které iniciovali zbytek směsi.

Při dlouhodobějším uložení munice dochází k reakci mezi NH4NO3 a kovovým obalem munice za uvolnění plynného amoniaku, který dále reaguje s tritolem na nebezpečné sloučeniny. Reakci se zabraňuje lakováním vnitřních stěn munice. Velmi nebezpečné je plnění amatolů do měděných slitin, vedle trytolátů vzniká i komplexní sloučenina- dusičnantetraammin měďnatý, citlivá třaskavina.

CH3 skupina v trinitrotoluenu snadno reaguje s aldehydy, s formaldehydem vzniká beta-(2,4,6-trinitrofenyl)ethanol, s benzaldehydem 2,4,6-tinitrostilbenzen. Nesymetrické trinitroderiváty toluenu snadno reagují s roztokem siřičitanu na soli sulfonových kyselin a snadno se rozpouštějí ve vodě. Na tomto principu je založeno čištění 2,4,6-trinitrotoluenu od nežádoucích isomerů. Promytím technického tritolu roztokem siřičitanu se vedlejší deriváty rozpouštějí a zůstává čistý tritol. Samotný 2,4,6-trinitrotoluen s Na2SO3 také reaguje(hlavně při vyšší koncentraci a teplotě siřičitanu), ale nepoměrně obtížněji než ostatní deriváty.
Příprava TNT:
Chemikálie:
- 20%ní oleum
- kyselina dusičná o koncentraci minimálně 96-99%
- technický dinitrotoluen

Postup:
K přípravě trinitrotoluenu musíme použít vysoce koncentrovanou nitrační směs o přibližném složení 80% H2SO4, 24% HNO3.
Pozorný čtenář si jistě všimne, že zde něco nesouhlasí, protože součet dává více než 100%. Ale je to správně, ty procenta navíc jsou způsobeny volným SO3 obsaženým v oleu.
Protože se používá velkého nadbytku olea (15-17mol na 1mol DNT, což v přepočtu dává kolem 800g olea na 100g dinitrotoluenu), použijeme trochu odlišný způsob nitrace a odlišné složení nitrační směsi.

1. Do nitrační baňky (pro tento postup je nejvhodnější Erlenmayerova baňka o objemu cca 650ml) nalijeme 110cm3 HNO3 o koncentraci minimálně 96%. K HNO3 přidáme 230ml 20%ního olea (hustota = 1,927g/cm3).

2. Nitrační směs zahřejeme na olejové lázni na 60°C a po částech přidáváme celkem 100g technického dinitrotoluenu takovou rychlostí, aby teplota při reakci nepřesáhla 70°C.

3.
Po přidání celého množství dinitrotoluenu (což trvá cca 15 minut), zahřejeme celý obsah baňky v olejové lázni na 105°C a za míchání nitrujeme pří této teplotě 4 hodiny. Při nitraci se(stejně jako při výrobě MNT a DNT) vyvíjí množství NO2 a částečně těká i bezvodá HNO3. Je proto výhodnější použít alespoň nejjednodušší zpětný chladič, který bude zkondenzovanou kyselinu vracet zpět do reakce.

4. Po 4 hodinách nitrace ochladíme směs ponořením baňky do nádoby se studenou vodou. K oddělení TNT od kyselin máme v podstatě 2 možnosti:
a, Celou směs i se ztuhlým TNT vlijeme do vody. Tímto způsobem ale přijdeme o kyselinu, kterou bysme jinak mohli výhodně použít k přípravě dinitrotoluenu.
b, nitrační směs jednoduše odlijeme, pohodlnější je roztok přefiltrovat přes skelnou vatu. Získanou odpadní kyselinu můžeme po přidání malého množství HNO3 použít přímo pro nižší nitrační stupeň, tedy k přípravě dinitrotoluenu z mononitrotoluenu.
V obou případech musíme baňkou při chládnutí intenzívně míchat, jinak tritol ztuhne v kompaktní hmotu a nedostaneme jej z baňky. Mícháním vznikne tritol ve formě granulí s podílem krystalické části, která se vyloučí z nitrační směsi jejím ochlazením.

5. Získaný surový tritol nasypeme do vroucí vody v poměru 1:5 a za varu promícháváme směs s roztaveným tritolem alespoň 5 minut. Velkou výhodu mají majitelé elektrických míchadel, promytí tritolu je s elektrickým míchadlem rychlejší a pohodlnější. Po 5 minutách vodu odlijeme, přidáme novou a operaci opakujeme. Na závěr zbytky kyselin za neustálého míchání neutralizujeme přidáním 10ml 2%ního roztoku Na2CO3 na 500ml vody a necháme reagovat 20minut.
Roztok dekantujeme a tritol ještě 2x povaříme v horké vodě (už nepřidáváme uhličitan). Po posledním promytí odlijeme přibližně polovinu množství vody, baňkou intenzivně mícháme a přilijeme čistou, studenou vodu. Za několik sekund začíná tritol tuhnout a při dobrém míchání vytváří jemné granulky, které odfiltrujeme, rozetřeme v třecí misce na hrubý prach a dosušíme při teplotě do 40°C.

Takto připravený tritol má bez chemického čištění
t.t. 78,1°C. Dočištěním roztokem Na2SO3 získáme produkt s t.tání 80,2°C.

Výtěžek:
ze 100g technického dinitrotoluenu jsme získali
112,25g tritolu, tj. 90%teorie. Ztráty jsou jako při většině nitračních reakcí způsobeny oxidačními procesy. Následnou analýzou jsme u tritolu nečištěného siřičitanem určili následující složení : 94,2% 2,4,6-trinitrotoluen 5,2% nesymetrických trinitrotoluenů 0,6% nezreagovaného dinitrotoluenu.
 

2 lidé ohodnotili tento článek.

Komentáře

1 max max | E-mail | 21. února 2009 v 23:11 | Reagovat

hele kámo řekni mne kde mam brát ten matroš ja nwm poraď

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama