三硝基甲苯

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三硝基甲苯
三硝基甲苯的結構
三硝基甲苯的球棍模型
IUPAC名
2,4,6-Trinitrotoluene
別名 2,4,6-三硝基甲基苯
2-甲基-1,3,5-三硝基苯
棕色炸藥
識別
縮寫 TNT
CAS號 118-96-7  ✓
PubChem 8376
ChemSpider 8073
SMILES
InChI
UN編號 0209Dry or wetted with < 30% water
0388, 0389Mixtures with trinitrobenzene, hexanitrostilbene
EINECS 204-289-6
RTECS XU0175000
DrugBank DB01676
KEGG C16391
性質
化學式 C7H5N3O6
摩爾質量 227.131 g·mol⁻¹
外觀 棕色晶體,略帶黃色(久置顏色變深)
密度 1.654 g/cm³[1]
熔點 80.35 °C
沸點 295 °C(分解)
溶解性 130 mg/L, H2O (20 °C)
溶解性 乙醚丙酮吡啶
爆炸性
撞擊感度
摩擦感度 353N 以下不敏感
爆速 6,900 m/s
危險性
警示術語 R:R2-R23/24/25-R33-R51/53
安全術語 S:S35-S45-S61
NFPA 704
4
2
4
 
相關物質
相關化學品 苦味酸三硝基苯酚)、六硝基苯三硝酸甘油酯
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

2,4,6-三硝基甲苯英文Trinitrotoluene縮寫TNT)常見炸藥之一,至今仍大量應用在軍事和工業領域上。它的IUPAC命名2,4,6-三硝基甲苯(2,4,6-trinitrotoluene),由甲苯硝化製成,熔點為354 K(80.9°C)。呈棕色晶體狀。易與苦味酸混淆,被誤稱為「黃色炸藥[2]。和硝酸銨混合可成為阿馬托炸藥

硝化甘油不同,精煉的三硝基甲苯對於摩擦、震動都十分穩定。即使被槍擊,也不易爆炸。它需要雷管引爆。TNT不會與金屬起化學作用或者吸收水份。因此它可以存放多年。但它與強烈反應,生成不穩定的化合物。

TNT爆炸反應式:2C7H5N3O6 → 12CO + 5H2 + 3N2 + 2C

每克TNT炸藥可產生4200焦耳的能量(4.2MJ/kg)[3]。雖然三硝基甲苯的能量密度比脂肪(38MJ/kg)和糖(17MJ/kg)小,但它的分子中有三個硝基作為氧化劑,不需要大氣中的氧氣,所以引爆時會產生大量氣體,產生爆炸。現今有關爆炸和能量釋放的研究,也常常用「公斤TNT」或「噸TNT」作為單位,以比較爆炸地震行星撞擊等大型反應時所釋出的能量。

沿革

由J·維爾勃蘭德(Joseph Wilbrand)於1863年發明。[4]

毒性

有些軍事試驗基地被TNT所污染。軍火所產生的污水會污染地面水和地下水。水被TNT和黑索金所污染後會呈粉紅色,這些污染物被稱為「粉紅水」[來源請求],清理程序十分困難和昂貴。

人長期暴露於三硝基甲苯會增加患貧血症功能不正常的機會。注射了或吸入三硝基甲苯的動物亦發現會影響血液和肝臟、脾臟發大和其他有關免疫系統的壞影響。亦有證據證明了TNT對男性生殖功能有不良影響[來源請求],而TNT也被列為一種可致癌物。進食TNT會使尿液變黑。能引起亞急性中毒、慢性中毒。例如引起白內障、中毒性肝炎,還損壞造血系統。

合成

可由甲苯硝化製得。一次硝化法不經濟,已經被淘汰。目前多採用三段硝化法。一段硝化中甲苯被硝化成一硝基甲苯(MNT),二段硝化中MNT被硝化成二硝基甲苯(DNT)。DNT也是重要的炸藥。一、二段硝化只需濃度50%左右的硝酸溶液與硫酸混合作硝化劑。一段混酸的成份為HNO3 13%;H2SO4 66%;H2O 21%。甲苯混酸比約1:6。二段混酸成份為:HNO3 13%;H2SO4 76%; H2O 11%。MNT、混酸比為1:4~5。一二段硝化原料易得,工藝簡單,製成的DNT成本低廉,很適於臨時生產。第三段硝化是將DNT硝化為TNT,需要幾乎不含水的混酸。一般是先向熔化了的DNT中加入發煙硫酸,再加入濃硝酸。發煙硫酸較缺乏的國家也使用濃硫酸。三段硝化的廢酸可用於配製二段混酸,實現廢物利用。第三段硝化難度較大,不適於臨時生產。硝化後分離出的TNT為粗品,含大量雜質,須精製。目前常用的精製方法是亞硫酸鈉法。

參考文獻

  1. Record of CAS RN 118-96-7 in the GESTIS Substance Database from the IFA.
  2. 军事迷的盲区 黃色炸药本非梯恩梯(TNT) ?!. 尖端科技 軍事資料庫. [2019-09-17]. 
  3. Babrauskas, Vytenis. Ignition Handbook. Issaquah, WA: Fire Science Publishers/Society of Fire Protection Engineers. 2003: 453. ISBN 0-9728111-3-3. 
  4. 火药 炸药. cast.org.cn. 2008-04-10 [2009-06-24]. 

參見