Trinitrotoluols

Trinitrotoluols jeb TNT (2,4,6-trinitrometilbenzols, C₆H₂(NO₂)₃CH₃) ir dzeltenīga, kristāliska viela, ko iegūst, nitrējot toluolu. Atšķirībā no nitroglicerīna, tas tīrā veidā ir ievērojami stabilāks un ir viegli izkausējams, nezaudējot sprāgstvielas īpašības. Atklātā telpā deg bez sprāgšanas; sprādzienu var izraisīt degšana noslēgtā telpā. TNT tiek plaši lietots kā sprāgstvielu sastāvdaļa. Šo vielu mēdz dēvēt arī par trotilu. Nosaukums "TNT" vairāk izplatīts rietumos (piemēram, ASV), savukārt, "trotils" - austrumos (piemēram, Krievijā). Retāk ir sastopams jēdziens tols, ko vairāk izmanto sarunvalodā. Trinitrotoluolam piemīt ļoti stipra detonētspēja. 200 g šīs sprāgstvielas spēj saraut gabalos dzelzceļa sliedi. TNT šķīst ūdenī un ir indīgs. Dažos armijas poligonos gruntsūdeņi ir piesārņoti ar TNT. Dažreiz TNT analītiskajā ķīmijā lieto par skābju-bāzu indikatoru.

Trinitrotoluols
Trinitrotoluola struktūrformula un molekulas modelis
Ķīmiskā formula	C6H2(NO2)3CH3
Molmasa	227,131 g/mol
Blīvums	1654 kg/m3
Kušanas temperatūra	81 °C
Viršanas temperatūra	sadalās

Vēsture

Pirmais trinitrotoluolu ieguva vācu ķīmiķis Jūliuss Vilbrands 1863. gadā. Sākumā to izmantoja audumu krāsošanai spilgti dzeltenā krāsā un tikai 1891. gadā tika atklātas šīs vielas eksplozīvās īpašības, bet kopš 1902. gada trotilu sāka lietot kā brizantu sprāgstvielu civilām un militārām vajadzībām.

Iegūšana

Trinitrotoluolu laboratorijā var iegūt šādi:

Izejvielas: slāpekļskābe (koncentrēta), sērskābe, toluols. Sērskābe te ir ūdensatņēmēja viela un katalizators, tā tieši reakcijā nepiedalās.

Vispirms sajauc slāpekļskābi (65%) ar sērskābi (95%). Sērskābi lēnām lej slāpekļskābē, maisa un dzesē. Skābju maisījumu pakāpeniski pievieno toluolam. Temperatūru procesa laikā jāuztur starp 30 un 40 °C. Gala rezultātā iegūst nitrotoluolu.

C₆H₅CH₃ + HNO₃ → C₆H₄NO₂CH₃ + H₂O

Šo vielu tālāk nitrē ar svaigu nitrējošo maisījumu, ar lielāku slāpekļskābes koncentrāciju. Šeit nitrēšanas procesa laikā temperatūru uztur ap 90 °C un gala rezultātā iegūst dinitrotoluolu.

C₆H₄NO₂CH₃ + HNO₃ → C₆H₃(NO₂)₂CH₃ + H₂O

To tālāk nitrē ar svaigu nitrējošo maisījumu, te ir nepieciešams oleums. Temperatūru procesa laikā uztur ap 100-115 °C, pēc tam atdzesē.

C₆H₃(NO₂)₂CH₃ + HNO₃ → C₆H₂(NO₂)₃CH₃ + H₂O

Galā iegūst maisījumu, kas satur TNT kristālus. Tos var atfiltrēt ar keramisku filtru, pēc tam mazgā ar ūdeni. Filtrātu un mazgāšanas šķīdumu atšķaida ar ūdeni, tam vajadzētu izgulsnēt lielāko daļu palikušā TNT. Iegūtos smalkos kristālus nofiltrē. TNT tālāk var attīrīt pārkristalizējot no etanola. Nitrēšanas reakciju blakusefekts ir siltuma izdalīšana, tāpēc jāveic stingra temperatūras kontrole. Pēc dažiem avotiem, trinitrotoluols var detonēt 100-150°C temperatūrā, tomēr, ja būs pārāk zema temperatūra, būs mazāks produkta iznākums.

Īpašības

Trinitrotoluola eksplozijas rezultātā rodas ūdens, oglekļa(II) oksīds, ogleklis un slāpeklis.

2 C₇H₅N₃O₆ → 3N₂ + 5H₂O + 7CO + 7C