Тротил: история создания, особенности использования, физико-химические свойства

Введение

Промышленные взрывчатые вещества нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. С помощью буровзрывных работ добывается около 70% полезных ископаемых, проводится больше 90% выработок на горнорудных предприятиях и почти 70% – на угольных шахтах Донецкого бассейна. Сейчас невозможно развитие горной промышленности, строительство больших сооружений, плотин, дорог в горах, на болотах без использования ВВ. При помощи ВВ ведется сейсмическая разведка полезных ископаемых, массовыми взрывами раскрывают на большой глубине в земных недрах залежи руд. Люди научились колоссальными взрывами изменять рельефы гор и создавать преграды грязевым оползням, быстро ликвидировать последствия горных обвалов и землетрясений, гасить лесные пожары, сваривать тонкие листы разнородных металлов, укреплять стальные конструкции.

В связи с этим крайне актуальной является работа в направлении повышения безопасности, эффективности, экономичности, увеличения коэффициента использования потенциальной энергии взрывчатых веществ (ВВ).

Промышленные ВВ (ПВВ) – это взрывчатые вещества, которые характеризуются пониженной чувствительностью к внешнему влиянию и относительно невысокой стоимостью. Они должны безотказно детонировать от средств инициирования, не оказывать вредного влияния на организм человека во время изготовления и работы с ними.

Как известно, взрывчатое превращение всех современных промышленных ВВ базируется на окислении горючих элементов кислородом. Поэтому все без исключения взрывчатые механические смеси должны состоять не менее чем из двух (взрывчатых или невзрывчатых) компонентов, а именно: горючего и окислителя. Окислители – вещества, которые содержат избыточный кислород и способны легко его отдавать (аммиачная, калиевая, натриевая селитры). Состав и свойства окислителя будут бесспорно влиять на свойства взрывчатого вещества. Именно поэтому исследование влияния состава окислителя на свойства ПВВ является актуальной темой.

Целью работы является исследование влияния состава окислителя на свойства промышленных взрывчатых веществ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ исследований и публикаций для выяснения основных видов окислителей, используемых в ПВВ.
2. Рассмотреть влияние различных окислителей на свойства взрывчатых веществ.
3. Рассмотреть возможность создания новых более экологичных и эффективных ПВВ.

История открытия

Установление внутреннего строения бензола растянулось на несколько десятилетий. Основные принципы строения (кольцевая модель) были предложены в 1865 году химиком А. Кекуле. Как рассказывает легенда, немецкий ученый увидел формулу этого элемента во сне. Позднее было предложено упрощенное написание структуры вещества, называемого так: бензол. Формула этого вещества представляет собой шестиугольник. Символы углерода и водорода, которые должны быть расположены в углах шестиугольника, опускаются. Таким образом, получается простой правильный шестиугольник с чередующимися одинарными и двойными линиями на сторонах. Общая формула бензола представлена на рисунке ниже.

Что такое Тротиловый Эквивалент? Значение trotilovii ekvivalent, энциклопедический словарь

Значение термина «Тротиловый Эквивалент» в Энциклопедическом словаре.

Фуга#769;сность характеристика взрывчатого вещества (ВВ). Служит мерой его общей работоспособности, разрушительного, метательного и иного действия взрыва. Для измеренной таким образом фугасности часто применяют термин тротиловый эквивалент. Разность между ними с учетом влияния температуры и капсюля-детонатора сравнивается с результатами испытания кристаллического тротила. А это в кг выражается любая взрывчатка по мощности….может быть взорван и пластид… но приравнивают к определенному эквиваленту тротила..

ЭКВИВАЛЕНТв Словаре экономических терминов:- равнозначащий, равносильный продукт. ЭКВИВАЛЕНТв Большом энциклопедическом словаре:(от позднелат. ЭКВИВАЛЕНТв Толковом словаре Ефремовой:эквивалент м. 1) То, что эквивалентно чему-л. ТРОТИЛОВЫЙв Новом словаре русского языка Ефремовой:прил. ЯДЕРНЫЙ ЗАРЯДв Современном толковом словаре, БСЭ:устройство, в котором осуществляется взрывной процесс освобождения ядерной энергии.

Как взрывается?

Тротил после детонации оставляет шанс уцелеть только тем, кто оказался вдали от эпицентра взрыва. При срабатывании тринитротолуола характерно выделение большого количества энергии, которая перерастает в основной поражающий фактор ВВ – ударную волну. Во время терракта, кроме нее, опасной считается начинка взрывного устройства. Поражающими элементами для этой цели являются гвозди, гайки, болты и куски арматуры.

Для определения мощности взрыва используется тротиловый эквивалент: энергия, выделяемая при взрыве ВВ, равняется его массе. Взорвавшийся килограмм тротила вырабатывает достаточное количество энергии, чтобы убить человека, находящегося от эпицентра на расстоянии три метра. При взрыве выделяется 4,19х106 Дж. В безопасности он может быть на дистанции 15 метров. Тонна тротила выделяет 4,19х109 Дж. энергии.

Бризантность взрывчатого вещества

Бризантностью взрывчатого вещества называют егс способность дробить прилегающую к нему среду (дерево, металл, горные породы и пр.).

Воздействие взрыва на окружающую среду отличается практически мгновенным скачком давления до весьма высоких его величин, но затем в связи с расширение*, продуктов взрыва давление в них быстро падает до атмосферного и ниже, вновь поднимаясь до атмосферного.

Ввиду крайне малого промежутка времени, в течение которого поддерживается избыточное над атмосферным давление, действие взрыва имеет так называемый импульсный характер. Полный импульс соответствует полной работе взрыва и равен площади избыточного давления.

Бризантному действию соответствует только малая часть импульса, расположенная в непосредственной близости к пиковому давлению, которое пропорционально квадрату скорости детонации и плотности взрывчатого вещества. Следовательно, бризантность тем больше, чем больше эти значения.

Бризантность определяется пробой Гесса (проба обжатием свинцового цилиндрика) следующим образом:

Гексоген

Немецкий ученый Ганс
Геннинг еще в 1899 году запатентовал лекарство гексоген — для лечения
воспаления в мочевых путях. Лечебный эффект у него был, но медики вскоре
потеряли к нему интерес из-за сильной побочной интоксикации. Однако в 1920 году
выяснилось, что гексоген — мощнейшая взрывчатка, существенно превосходящая
тротил.

По скорости детонации гексоген опережал все остальные
известные на тот момент взрывчатки. Сегодня гексоген остается одним из наиболее востребованных
взрывчатых веществ. Так, знаменитая взрывчатка С-4 (пластит) на 91 % состоит из
гексогена, остальное — пластификаторы. Из-за доступности и легендарной
надежности С-4 часто используется террористами по всему миру.

Как установить мощность взрыва?

Шахид-смертник — страшное оружие. Оперативно-аналитическая команда полковника Иванова попала в крутой переплет. Тротиловый эквивалент, Лев Пучков.

Осматривая все эти разрушения, эксперты высказываются о мощности взрыва, однако эта оценка является лишь приблизительной. К тому же последствия взрыва одного и того же устройства будут разными в открытой местности и в здании. Чтобы быстро оценить, какая взрывчатка использовалась, криминалисты используют специальные вещества, которые меняют цвет в случае присутствия на месте определенных взрывчатых веществ. Самый достоверный – это метод экстракции – эксперты изымают элементы с места взрыва, из воронки, образовавшейся от взрыва, берут с тел жертв или шахидов в случае атаки террориста-смертника. Верное установление системы детонации зачастую позволяет выйти на какую-либо террористическую группировку, потому что террористы часто используют один и тот же метод детонации. А вот происхождение с такого- то завода?Да, можно определить, если ВВ изготовлено на предприятии ВПК России и имеет химическую метку (партии пластида для спецопераций метки не имеют).

Если говорить упрощенно, то первые атомные бомбы действовали по довольно простому «пушечному» принципу. Именно тогда и возникла необходимость в таком способе измерения их взрывов, как тротиловый эквивалент. Ядерный взрыв в Хиросиме стал ужасной трагедией для его жителей, поскольку, как и любое другое оружие массового уничтожения, оно не делает различий между гражданским и военным населением. Ею измеряют последствия от падения метеоритов, взрывов вулканов и взрывов прочих химических ВВ. Эта мера показывает, насколько то или иное вещество сильнее или слабее тринитротолуола.

Получение

Первый этап: нитрование толуола смесью азотной и серной кислот до моно- и динитротолуолов. Серная кислота используется как водоотнимающий агент.

2C6H5CH3→HNO3,H2SO4C6H4CH3(NO2)+C6H3CH3(NO2)2{\displaystyle {\mathsf {2C_{6}H_{5}CH_{3}{\xrightarrow{HNO_{3},H_{2}SO_{4}}}C_{6}H_{4}CH_{3}(NO_{2})+C_{6}H_{3}CH_{3}(NO_{2})_{2}}}}

Второй этап: смесь моно- и динитротолуола нитруют в смеси азотной кислоты и олеума.

C6H4CH3(NO2)+C6H3CH3(NO2)2→HNO3,H2SO4C6H2CH3(NO2)3{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{4}CH_{3}(NO_{2})+C_{6}H_{3}CH_{3}(NO_{2})_{2}{\xrightarrow{HNO_{3},H_{2}SO_{4}}}C_{6}H_{2}CH_{3}(NO_{2})_{3}}}}

Излишек кислоты от второго этапа можно использовать для первого.

Олеум используется как водоотнимающий агент.

Из-за активирующих заместителей 1 рода электронная плотность в бензольном кольце возрастает, но особенно увеличивается в орто-, пара-положениях (статические электронные эффекты заместителей в нереагирующей молекуле). Электронное влияние метильной группы на π-систему бензольного кольца осуществляется по механизму σ,π-сопряжения (гиперконъюгация).

Применение

Впервые был получен в 1877 г. Начал использоваться в качестве вторичного заряда в капсюлях-детонаторах и прочих средств подрыва с 1906 г в Германии. В России и Англии – с 1910 г. Во время 2-й мировой войны, кроме средств подрыва, использовался также в смесевых ВВ для снаряжения боеприпасов, напр., в малокалиберных снарядах в смеси с флегматизатором и в сплавах с тротилом (т. н. тетритолы, которые использовались в индивидуальном виде и в виде плавкой основы для литьевых смесей с гексогеном. Тетритолы с высоким содержанием тетрила по эффективности в кумулятивных боеприпасах эквивалентны пентолиту 50/50). В настоящее время тетрил имеет второстепенное значение и в большинстве стран снят с промышленного производства (напр., в США), вместо него используют более мощные ТЭН (Пентаэритриттетранитрат) и особенно гексоген.

Взрывчатые характеристики

• Теплота взрыва: 4,6 МДж/кг (960 ккал/кг при 0,98 г/см3, 1160 ккал/кг при 1,69 г/см3).
• Теплота образования: +7.6 ккал/моль.
• Энтальпия образования: +16,7 ккал/кг.
• Температура взрыва: 2950 Кельвинов (примерно 2676°С).
• Скорость детонации: 7500 м/с при плотности 1,63 г/см3. При 1,70 г/см3 скорость детонации – 7620 м/с, а давление на фронте детонационной волны – 25 ГПа, (тротил 19 ГПа, гексоген – 34,7 ГПа (при 1,6 и 1,8 г/см3, соответственно)).
• Бризантность: 113-123 % (54-59 г) от тротила (48 г) по песочной пробе. Обжатие свинцовых столбиков – 19 мм (тол – 16,5 мм).
• Фугасность в Pb-блоке: 390 мл для химически чистого тетрила, и 340 мл для технического продукта (техпродукт содержит низкоплавкие примеси и обладает меньшей энергией). Для сравнения: тротил – 285 мл, ТЭН – 500 мл.
• Работоспособность в баллистической мортире: 126-132 % от тротила.
• Объем продуктов взрыва: 765 л/кг.

Применение

Применяется в промышленности и военном деле как самостоятельно в гранулированном (гранулотол), прессованном или литом виде, так и в составе многих взрывчатых смесей (алюмотол, аммонал, аммонит, аммотол и другие). Применяется также в хозяйстве, строительно-демонтажных работах и т.д.

Применяется для получения алмазов методом детонационного нагружения при взрыве тринитротолуола с отрицательным кислородным балансом, при котором алмазы образуются непосредственно из продуктов взрыва.

Тротил менее чувствителен к трению и нагреванию, чем многие другие взрывчатые вещества, например динамит, и загорается только при температуре 290 °C, поэтому может быть относительно безопасно нагрет до температуры плавления. Это очень удобно, так как позволяет легко придать нужную форму при помощи литья. Литой или прессованный тротил можно поджечь. Он горит без взрыва желтоватым пламенем. Для взрыва обычно необходимо использование детонатора, однако порошкообразный тротил с примесями может иметь повышенную чувствительность к внешним воздействиям, в том числе и к пламени.

Несмотря на широкую распространённость тринитротолуола, в настоящее время его стараются заменить на более экономичные и более безопасные малочувствительные взрывчатые вещества. Например, Вооружённые силы США, начиная с 2010 года, заменяют тротил в крупнокалиберных снарядах на вещество IMX-101.

Обладает свойствами антимикотика, ранее применялся в медицине в составе противогрибковых препаратов «Ликватол» и «Унгветол». В 90-е годы профессором В. Ф. Можаровским были проведены исследования влияния тротила на грибки, вирусы и микроорганизмы, которые выявили его крайнюю эффективность при лечении разных заболеваний. Были созданы и запатентованы препараты «Тринол», «Ликвацид», «Тротицид».

Описание

• Тринитротолуол характеризируется слабой чувствительностью к внешним механическим воздействиям: ударам, прострелам пули, искрам, трениям.
• Невосприимчив и к химическим влияниям.
• Килограмм тротила способен выделить 1010 ккал энергии.
• При наличии стандартного капсюля-детонатора тротил реагирует со скоростью 6900 метров на секунду.
• Тринитротолуол не вступает в реакции с деревом, пластмассами, бетоном, кирпичом.
• Нерастворим в воде.
• После продолжительного нагрева, смачивания в воде и плавления тротил способен сохранять свои взрывчатые свойства.
• Склонен темнеть в результате попадания солнечных лучей.
• Способен гореть в результате воздействия открытого источника огня. При этом тротил горит желтоватым пламенем с выделением копоти.
• Тротил может оставаться в работоспособном состоянии даже после длительного хранения. Различные условия содержания (вода, земля или корпус боеприпаса) не влияют на взрывчатые свойства тринитротолуола.

Стойкость взрывчатого вещества

Стойкость взрывчатого вещества определяет возможность, длительность и сроки хранения, а также условия хранения и использования ВВ на взрывных работах. Стойкостью называется способность взрывчатого вещества сохранять в нормальных условиях хранения и применения постоянство своих физико-химических и взрывчатых характеристик. Взрывчатые вещества нестойкие, могут в определенных условиях снижать и даже полностью утрачивать способность к взрыву или же, наоборот, настолько повышать свою чувствительность, что становятся опасными в обращении и подлежат уничтожению. Они способны к саморазложению, а при известных условиях и к самовозгоранию, что при больших количествах этих веществ может привести к взрыву.

Следует различать физическую и химическую стойкость взрывчатого вещества.

Физическая стойкость рассматривает такие свойства взрывчатых веществ, как гигроскопичность, растворимость, старение, затвердевание, слеживаемость.

Некоторые взрывчатые вещества способны поглощать влагу атмосферного воздуха и при определенной степени увлажнения, измеряемой обычно процентным содержанием влаги, сначала понижают чувствительность к восприятию детонации от нормального начального импульса, а при дальнейшем увлажнении вообще теряют способность к взрыву и даже могут растворяться в воде.

Наличие небольшого количества влаги может вызвать изменение плотности гигроскопичного взрывчатого вещества, способствуя связыванию его частиц и образованию весьма плотного тела, обладающего пониженной восприимчивостью к начальному импульсу. Это явление называется слеживаемостью.

Степень увлажнения взрывчатого вещества определяется его взвешиванием с последующей сушкой до получения постоянного веса. 

CL-20

Одно из самых мощных на сегодня взрывчатых веществ появилось
в недрах секретных лабораторий Пентагона в 1986 году. Взрывчатка примерно на
40% эффективнее октогена. Считается, что всего один килограмм CL-20 вызывает
разрушения, на которые требуется 20 килограммов тротила.

Массовое внедрение CL-20 сдерживается высокой ценой, а также
низкой устойчивостью к ударам. Военные США смешивают CL-20 с октогеном в
соотношении 2:1, получается взрывчатка с высочайшей скоростью детонации,
большой плотностью и высокой стабильностью. Перспективной сферой применения CL-20
может стать использование в качестве ракетного топлива.

Получение

Тетрил обычно получают нитрованием диметиланилина. При приливании диметиланилина к конц. азотной кислоте происходит самовоспламенение. В промышленности тетрил получают растворением диметиланилина в избытке 92-96%-й серной кислоты (обычно 1 ч диметиланилина на 8-14 ч 96%-й серной кислоты) и нитрованием полученного раствора сульфата диметиланилина конц. азотной кислотой или меланжем. Реакция сопровождается окислением одной метиловой группы и большим тепловыделением. На протяжении всего процесса следует тщательно контролировать ход реакции и температуру, иначе возможно осмоление диметиланилина или даже вспышка. В Германии во время 2 мировой войны тетрил производили из динитрохлорбензола, обработкой его водным раствором метиламина и нитрованием полученного динитрометиланилина нитрующей смесью до тетрила. Этот способ был более безопасен и позволяет использовать динитрохлорбензол – широко доступное сырье.

Очень чистый тетрил может быть получен нитрованием диметиланилина большим избытком азотной кислоты плотностью 1,4 (65 %). Для этого 1 часть диметиланилина растворяют в 40 частях азотной кислоты при температуре до 7°С

Затем температуру осторожно повышают до 60°С, а по завершении относительно бурной реакции окисления нагревают до 90°С. По охлаждении выделяется тетрил с 78%-м выходом

Также тетрил можно получить двустадийным нитрованием монометиланилина азотной кислотой. На первой стадии монометиланилин нитруется 50-60% азотной кислотой до динитрометиланилина, а на второй до тетрила.

Электронная формула бензола

Стандартная формула бензольного кольца не совсем точно отражает внутренне строение бензола. Согласно ей, бензол должен обладать тремя локализованными п-связями, каждая из которых должна взаимодействовать с двумя атомами углерода. Но, как показывает опыт, бензол не обладает обычными двойными связями. Молекулярная формула бензола позволяет увидеть, что все связи в бензольном кольце равноценны. Каждая из них имеет длину около 0,140 нм, что является промежуточным значением между длиной стандартной простой связи (0,154 нм) и двойной этиленовой связи (0,134 нм). Структурная формула бензола, изображенная с чередованием связей, несовершенна. Более правдоподобна трехмерная модель бензола, которая выглядит так, как показано на картинке ниже.

2

Четвертый валентный электрон образует облако в форме объемной восьмерки, расположенное перпендикулярно плоскости бензольного кольца. Каждое такое электронное облако перекрывается над плоскостью бензольного кольца и непосредственно под ней с облаками двух соседних атомов углерода.

Плотность облаков п-электронов этого вещества равномерно распределена между всеми углеродными связями. Таким путем образуется единое кольцевое электронное облако. В общей химии такая структура получила название ароматического электронного секстета.

Восприимчивость к нагреванию и внешним воздействиям

Температура плавления – 129,5°С с разложением (технический плавится при 128,8°С). Термически стабилен до 100°С. t всп. (?) – ок. 190°С (у тротила – 290°С, у ТНФ – 310°С). При 190°С быстро с шумом сгорает светлым ярким пламенем. Более мощное и чувствительное ВВ, чем тротил или пикриновая кислота.

Химическая стойкость: чистый продукт выдерживает пробу Эбля при 80°С не более 50 мин. Такая нестойкость объясняется примесью тетранитрофенилметилнитрамина(m-нитротетрила), который образуется из содержащегося в диметиланилине монометиланилина и уже кипящей водой гидролизуется на кислый тринитрофенилметилнитраминофенол и азотистую кислоту.

Чувствительность к удару: для груза 2,5 кг (50%-я вероятность детонации) – 37 см, (гексоген – 28 см, тротил – 148 см). Для груза 10 кг (высота 25 см) 50-60%-я вероятность взрыва, (тротил – 4-8 %, гексоген – 70-80 %).

Восприимчивость к детонации: 0,29 г для гремучей ртути, 0,09 г для ТА, 0,05 г для ГМТД или 0,03 г для азида свинца.

Открытие ароматических углеводородов

Ароматические углеводороды были открыты в начале 19 века. В те времена наиболее распространенным топливом для уличного освещения являлся светильный газ. Из его конденсата великий английский физик Майкл Фарадей выделил в 1825 году три грамма маслянистого вещества, подробно описал его свойства и назвал так: карбюрированный водород. В 1834 году немецкий ученый, химик Митчерлих, нагревая бензойную кислоту с известью, получил бензол. Формула, по которой протекала данная реакция, представлена ниже:

C6 H5 COOH + CaO сплавление C6 H6 + CaCO3.

В то время редкую бензойную кислоту получали из смолы бензое, которую могут выделять некоторые тропические растения. В 1845 году новое соединение было обнаружено в каменноугольной смоле, которая являлась вполне доступным сырьем для получения нового вещества в промышленных масштабах. Другим источником бензола является нефть, полученная в некоторых месторождениях. Чтобы обеспечить потребность промышленных предприятий в бензоле, его получают также путем ароматизации некоторых групп ациклических углеводородов нефти.

Современный вариант названия предложил немецких ученый Либих. Корень слова «бензол» следует искать в арабских языках – там оно переводится как «ладан».

Физико-химические свойства

Кристаллическое вещество белого цвета. Но цвет технического продукта светло-желтый, обусловлен примесями. Хорошо растворим в ацетоне, концентрированной азотной кислоте и бензоле, хуже – в спирте и дихлорэтане. Практически не растворим в воде. Негигроскопичен. Реагирует со щелочами и карбонатами натрия и калия. При нагревании в слабых растворах щелочей образует пикраты. В конц.(?) H2SO4 разлагается до метилпикрамида. Реагирует с анилином в бензоле, образуя метилнитрамин и 2-, 4-, 6-тринитродифениламин. Чистый продукт стоек по отношению к слабым кислотам и не взаимодействует с аммиачной селитрой. Технический продукт из-за примеси пикриновой кислоты корродирует обычную сталь и несовместим с аммиачной селитрой. При сплавлении с тротилом образует аддукт с t пл. 68°С. Вследствие наличия нитрогрупп может образовывать производные с металлами карминно-красного цвета, которые являются высокочувствительными взрывчатыми веществами с температурой вспышки 95-105 С. Токсичен, при систематическом контакте вызывает аллергию или экзему на коже, окрашивает кожу в красный цвет, требует принятия специальных мер защиты при обращении. Химическая стойкость ниже, чем у тротила и некоторых других нитросоединений, но достаточна для длительного хранения при нормальных условиях. Легко прессуется до высокой плотности (1,71 г/см3 при 2000 кгс/см² ). Плотность кристаллического – 1,73 г/см3, обычная плотность в зарядах – 1,63 г/см3Твёрдость по Моосу – менее 1,0.

В 100 см3 растворяется тетрила в граммах:

Температура	Вода	Бензол	Ацетон	Дихлорэтилен	Спирт	CCl4	Эфир	Сероуглерод
0°С	0,005	3,45	—	1,5	0,32	0,007	0,188	0,009
17°С	0,007	—	—	—	0,49	0,02	—	0.017
20°С	0,008	9,99	45,82	3,8	0,56	0,025	0,418	0,021
30°С	0,008	—	—	—	0,76	0,039	0,493	0,029
40°С	0,011	—	—	7,7	1,12	0,058	—	0,056
45°С	0,014	—	—	—	1,38	0,073	—	0,094
50°С	0,019	—	111,85	—	1,72	0,095	—	—
60°С	0,035	—	—	18,8	2,64	0,154	—	—
70°С	0,053	21,86	—	—	4,23	0,241	—	—
75°С	0,066	—	—	—	5,33	0,247	—	—
80°С	0,081	42,43	—	64,5	—	—	—	—
100°С	0,184	—	—	—	—	—	—	—

Химические свойства толуола

Все реакции толуола (метилбензола) можно подразделить на два типа: реакции, затрагивающие бензольное кольцо и  реакции, затрагивающие метильную группу.

Реакции замещения

1. Реакции с участием бензольного кольца

Метилбензол вступает во все реакции замещения, в которых участвует бензол, и проявляет при этом более высокую реакционную способность, реакции протекают с большой скоростью.

Метильный радикал, содержащийся в молекуле толуола, является ориентантом I рода, поэтому в результате реакций замещения в бензольном ядре получаются орто- и пара- производные толуола или при избытке реагента – трипроизводные общей формулы:

а) галогениерование

При избытке галогена можно получить ди- и три-замешенные производные в соответствии с правилами ориентации:

б) нитрование

Например, при нитровании толуола С₆Н₅CH₃ (70°С) происходит замещение не одного, а трех атомов водорода с образованием 2,4,6-тринитротолуола:

Здесь ярко проявляется взаимное влияние атомов в молекуле на реакционную способность вещества. С одной стороны, метильная группа СH₃ (за счет +I-эффекта) повышает электронную плотность в бензольном кольце в положениях 2, 4 и 6 и облегчает замещение именно в этих положениях:

С другой стороны, под влиянием бензольного кольца метильная группа СH₃ в толуоле становится более активной в реакциях окисления и радикального замещения по сравнению с метаном СH₄.

в) сульфирование

г) алкилирование

2. Реакции с участием боковой цепи

Метильная группа в метилбензоле может вступать в реакции, характерные для алканов:

Это объясняется тем, что на лимитирующей стадии легко (при невысокой энергии активации) образуется радикал бензил ·CH₂-C₆H₅. Он более стабилен, чем алкильные свободные радикалы (·СН₃, ·СH₂R), т.к. его неспаренный электрон делокализован за счет взаимодействия с π- электронной системой бензольного кольца:

а) гидрирование

Реакции окисления

а) горение

б) неполное окисление

В отличие от бензола его гомологи подвергаются окислению легче предельных углеводородов. При этом окислению подвергаются лишь радикалы, связанные с бензольным кольцом, в случае толуола — метильная группа. Мягкие окислите (MnО₂) окисляют ее до альдегидной группы, более сильные окислители (KMnO₄) вызывают дальнейшее окисление до кислоты:

Толуол, в отличие от метана, окисляется в мягких условиях (обесцвечивает подкисленный раствор KMnO₄ при нагревании).

Любой гомолог бензола с одной боковой цепью окисляется KMnO₄ и другим сильным окислителем в бензойную кислоту:

Гомологи, содержащие две боковые цепи, дают двухосновные кислоты:

Рубрики: Арены Теги: Толуол

Исторический вывод значения

Альтернативные значения для TNT эквивалентности может быть вычислены в соответствии с которым свойством сравниваемые и когда в двух процессах детонации измеряется значение.

Там , где, например, сравнение с выходом энергии, энергии взрывчатого вещества в обычно выражается для химических целей как термодинамической работы создаваемого его детонации. Для TNT это было точно измерено , как 4686 Дж / г из большой выборки дутья экспериментов, и теоретически рассчитано , чтобы быть 4853 Дж / г.

Но даже на этой основе, сравнивая фактические энергетические выходы большого ядерного устройства и взрыв тротила может быть слегка неточным. Небольшие TNT взрывы, особенно на открытом воздухе, как правило, не сжигать углерод-частицы и углеводородные продукты взрыва. Газ-расширение и изменения давления эффекты, как правило, «заморозить» ожог быстро. Большой открытый взрыв тротила может поддерживать болидные температуры, достаточно высокие, так что некоторые из этих продуктов, то сгорают с атмосферным кислородом.

Такие различия могут быть существенными. В целях безопасности диапазоне ширины , как 2673-6702 J ( джоулей ) было указано на грамм тротила при взрыве.

Таким образом, можно констатировать , что ядерная бомба имеет выход 15 кт (63 × 10 12 или 6,3 × 10 13 Дж); но фактически взрыв 15 000 тонн груды тротила может привести (например) 8 × 10 13 Дж за счет дополнительного углерода / окисления углеводородов не присутствуют с малыми зарядами под открытым небом.

Эти осложнения были уклонились по соглашению. Энергия , выделяемая на один грамм тротила была произвольно определена как вопрос конвенции , чтобы быть 4184 Дж, что именно один килокалории .

Килотонны тротила можно представить в виде куба TNT 8,46 м (27,8 футов) на стороне.

грамм TNT	Условное обозначение	Тонны TNT	Условное обозначение	Энергия	Энергия	Соответствующие потери массы
грамм тротила	г	microton тротила	мкТл	4.184 × 10 3  Дж или 4.184 килоджоулей	1,162 Wh	46,55 пг
Килограмм тротила	кг	milliton тротила	Монтана	4.184 × 10 6  Дж или 4.184 мегаджоули	1,162 кВт-ч	46,55 нг
мегаграмм тротила	Mg	тонна тротила	T	4.184 × 10 9  J или 4.184 гигаджоулей	1,162 МВт-ч	46.55 мкг
гигаграмм тротила	Гг	килотонн тротила	кт	4,184 × 10 12  Дж или 4.184 тераджоули	1.162 ГВтч	46.55 мг
Teragram тротила	Tg	мегатонны тротила	Монтана	4,184 × 10 15  Дж или 4.184 петаджоулей	1.162 ТВт	46,55 г
petagram тротила	Pg	Гт тротила	Gt	4,184 × 10 18  Дж или 4.184 эксаджоулей	1.162 PWH	46.55 кг