Trinitrotoluén

Trinitrotoluén
Chemický názov	α-trinitrotoluén 2,4,6-trinitrotoluén 2,4,6-trinitrometylbenzén
Sumárny vzorec	C6H2(NO2)3CH3
Súbor:Tritol.PNG
Teplota topenia	80,7 °C
Teplota varu	210 - 212 °C rozklad začína pri 160 °C
Hustota	1,654 g.cm-3
Detonačná rýchlosť	6900 m.s-1 pri 1,6 g.cm-3 4400 m.s-1 pri 0,8 g.cm-3 5800 m.s-1 pri 1,3 g.cm-3 6500 m.s-1 pri 1,5 g.cm-3
Detonačný tlak	MPa
Výbuchová teplota	3100 °C
Výbuchové teplo	3977 kJkg-1
Objem plynov	685-710 dm3kg-1
Pracovná schopnosť v olovenom valci	280-300 cm3
Pracovná schopnosť v balistickom mažiari	100%
Brizancia (podľa Hessa)	16-18 mm pri 1,2 g.cm-3
Brizancia (podľa Kasta)	4,2 mm
Citlivosť na náraz (podľa Kasta)	80 cm, 2 kg iný zdroj 36 cm, 2kg 24 cm, 10 kg
Teplota vzbuchu	295-310 °C podľa metódy
Iný názov	TNT tritol tritolo tol trotyl trotil tolite tolita Fp02 (Füllpulver 1902)

Trinitrotoluén je výkonná trhavina, na vojenské a špeciálne použitie.
Prvé zmienky o príprave trinitrotoluénu pochádzajú z roku 1863. Wilbrand popisuje prípravu pôsobením zmesi kyseliny dusičnej a sírovej za teploty "blízkej teplote varu".

Vlastnosti

α-trinitrotoluén kryštalizuje v rhoboedrickej sústave vo forme stĺpikov alebo ihlíc. Kryštály sú svetložltej farby. Tritol na svetle postupne žltne až hnedne a mierne sa zvyšuje jeho citlivosť.
Tritol je prakticky nehygroskopický a vo vode takmer nerozpustný. Dobre sa rozpúšťa v koncentrovanej kyseline dusičnej a sírovej. Pri zrieďovaní kyselín vodou sa vylučuje. Je dobre rozpustný v organických rozpúšťadlách, predovšetkým v acetóne, benzéne a toluéne.
S bežnými kovmi nereaguje a nereaguje ani s dusičnanmi a chloristanmi. Reaguje so zásadami a oxidmi alkalických kovov.

Jedovatosť

Tritol a ostatné nitroderiváty toluénu sú málo jedovaté v porovnaní s nitroderivátmi benzénu alebo fenolu. Veľká časť otráv pri výrobe a spracovaní tritolu je spôsobená nitrodrivátmi benzénu, ktoré vznikajú pri nitrácii toluénu. Pri ťažkej otrave tritolom sa objavujú zmeny v krvnom obraze, poškodenie pečene s ťažkou žltačkou a anémia, pre ľahšie stupne otravy sú charakteristické bledosťou tváre a šedá až fialová farba slizníc a pier, bolesti hlavy v dôsledku zmeny krvného tlaku, lokalizovaná bolesť žalúdku, zápcha a plynnatosť. Účinnou prevenciou otráv trinitrotoluénom je dobré odvetranie a odprašnenie pracovísk a dodržiavanie zásad osobnej hygieny a hygieny práce.
Trinitrotoluén je pre ryby smrteľne jedovatý pri obsahu 1-2mg na liter vody, pre vodný planktón už v množstve 0,1-0,15mg na liter vody. Čistenie odpadových vôd je obtiažne, pretože tritol potláča aktivitu baktérií. Jednou z použiteľných metód odbúrania tritolu z odpadových vôd je pôsobením 5-10% roztoku hydroxidu vápenatého, ale reakcia je pomalá a miešanie musí trvať až desiatky minút.

Použitie

Je to prakticky najrozšírenejšia vojenská trhavina. Používa sa ako trhavá náplň delostrelecký striel a granátov, ako náplň leteckých bômb, ako ženijné a špeciálne náloživo, ako náplň mín a ručných granátov, na prípravu zmesných trhavín. Používa sa aj na výrobu priemyslových trhavín.

Miera výbušnosti

Ako jedna z najrozšírenejších výkonných výbušnín sa trinitrotoluén stal aj merítkom výbušnej sily nukleárnych zbraní, ale aj iných výbušnín. Počas druhej svetovej vojny bol krátko pred prvým jadrovým výbuchom vôbec urobený skúšobný odpal 100 ton TNT ako model pre porovnanie účinkov jadrovej zbrane. Neskôr sa podobné pokusy urobili aj s väčšími náložami, až niekoľko tisíc ton TNT.

Výroba

Šablóna:Chem Disclaimer Toluen pre nitráciu má byť prakticky chemicky čistý, bez akýchkoľvek prímesí. Trinitrotoluén sa tradične vyrába dvojstupňovou (cez dinitrotoluen) alebo trojstupňovou (cez mononitrotoluen a dinitrotoluen) nitráciou toluenu, každá postup má niekoľko technologických variant.
Pri nitrácii na mononitrotoluen vznikajú tri izomery nitrotoluenu, pričom na ďalšiu nitráciu nevhodný m-nitrotoluen je možné odstrániť z ďalšieho procesu napríklad destiláciou, niekedy sa oddeluje aj p-nitrotoluen použiteľný na výrobu farbív a liečiv. Existujú aj iné metódy nitrácie, predovšetkým kontinuálne, protiprúdé i súprúdé.

Nitruje sa zmesou kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej, pre každý stupeň nitrácie sa používa odlišná nitračná zmes. Po ukončení nitrácie sa tritol rafinuje, pretože produkt nitrácie obsahuje nežiadúce asymetrické izomery 2,3,4,-trinitrotoluén, 2,3,6-trinitrotoluén a 2,4,5-trinitrotoluén s nižšou teplotou tavenia ("tritolový olej"), neúplne znitrované deriváty a vedľajšie produkty ako tetranitrometan, trinitrobenzen, nitrokrezol a ďalšie látky. Rafinácia začína dôkladným praním tritolu horúcou vodou, čím sa odstránia zvyšky kyselín. Staršia metóda rafinácie kryštalizáciou využívala kryštalizáciu z 95 % alkohol, alebo z koncentrovanej kyseliny sírovej a zrážanie vodou, alebo sa používal toluén alebo xylén. Skúšali sa aj metódy vypocovania, teda pomalej kryštalizácie roztaveného tritolu pri normálnej alebo mierne zvýšenej teploty, pričom nežiadúce prímesi zostávali v olejovitej zmesi medzi veľkými kryštálni tritolu. Po prvej svetovej vojne boli tieto metódy v podstate opustené a prešlo sa na rafináciu roztaveného surového tritolu roztokom sirčitanu sodného Na₂SO₃. Asymetrické izomery trinitrotoluenu reagujú so siričitanom sodným veľmi rýchlo a prechádzajú do roztoku ako sodné sole dinitrotoluensulfonových kyselín a vzniká dusitan sodný, α-trinitrotoluén reaguje so siričiatnom sodný pomaly - straty α-trinitrotoluénu predstavujú asi 1-2 %.
Po rafinácii sa tritol suší a granuluje alebo častejšie šupinkuje. Šupinkovanie sa robí tak, že otáčajúci sa chladený bronzový valec je čiastočne ponorený do vane s roztaveným tritolom a z valca je tritol stieraný bronzovým nožom. Granulácia sa robí tak, že roztavený tritol vyteká tryskou pod tlakom a zráža sa s prúdom studenej vody. Granule sa sušia pri teplote 50-60 °C.