Obsah

Důležití zástupci

Alifatické nitroderiváty

Jedná se většinou o kapaliny, mají menší význam než aromatické nitroderiváty. V průmyslu se často používají jako rozpouštědla polymerů, vosků a tuků, v organické syntéze, v palivářském průmyslu apod.

Nitromethan CH₃NO₂

Je bezbarvá, těkavá kapalina pronikavého zápachu, teplota varu 101 °C, lze ho připravit např. přímou nitrací uhlovodíků v plynné fázi parami kyseliny dusičné. Používá se jako palivo pro závodní automobily, při spalování probíhá reakce:

4CH₃NO₂ + 3O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + 2N₂

Může se se rozkládat i bez přístupu kyslíku, uvolní se menší množství tepla:

4 CH₃NO₂ → 4 CO + 4 H₂O + 2 H₂ + 2 N₂

Používá se i ve směsích, např. s methanolem, byl používán i jako raketové palivo.

Obr. 1: Nitromethan jako pohonná hmota

Nitroethan CH₃CH₂NO₂

Podobá se nitromethanu. Je olejovitá, bezbarvá kapalina, teplota varu 114 °C, ovocná vůně. Průmyslově se vyrábí působením kyseliny dusičné na propan při 350–450 °C, vzniká směs nitroalkanů: nitroethan, nitromethan, 1-nitropropan, 2-nitropropan. Používá se jako rozpouštědlo polymerů.

1-nitropropan CH₃CH₂CH₂NO₂

Bezbarvá kapalina nasládlého zápachu, teplota varu 131°C.

2-nitropropan CH₃CH₂(NO₂)CH₃

Bezbarvá kapalina, teplota varu 120 °C.

Aromatické nitroderiváty

Jsou jedovaté žluté kapaliny nebo krystalické látky. Mají výrazně větší význam než alifatické nitrosloučeniny.

Nitrobenzen C₆H₅NO₂

Je hořlavá, nažloutlá, vysoce toxická kapalina s vůní po hořkých mandlích, proniká do organismu i kůží. Teplota varu 211 °C, teplota tuhnutí 5,7 °C. Používá se k přípravě anilinu, benzidinu, barviv a jako rozpouštědlo. Vyrábí se nitrací benzenu.

2,4,6 - trinitrotoluen (Tritol, TNT) C₆H₂(NO₂)₃CH₃

Žlutá jedovatá krystalická látka, při zvýšení teploty nad 35 °C se postupně stává plastickou. Roztavení probíhá bezpečně, nevýhodou pro praktické užití však je, že vzniklá kapalina může vytékat ze střeliva. Jeho objevitelem byl v r. 1863 německý chemik Joseph Wilbrand. TNT má vysokou stabilitu, protože je málo citlivý vůči vnějším vlivům. Vyznačuje se ale velmi vysokou brizancí a razancí výbuchu. Základem výroby je postupná nitrace toluenu směsí kyseliny dusičné a kyseliny sírové. Výroba TNT probíhá moderně kontinuálně ve 2 stupních.

Používá se jako náplň bomb a granátů, má velkou stálost při skladování. Slouží pro přípravu průmyslových i vojenských trhavin (plnění munice). Jedna tuna tritolu je měrnou jednotkou pro vyjádření síly výbuchu jiných výbušin nebo jaderných zbraní (1 t TNT = 4 200 MJ).

1kg atomové bomby má sílu 20 000 tun TNT, 1 kg vodíkové bomby má sílu 108 tun TNT Přepočítává se na ni účinek jaderných zbraní. Výbušniny účinkují tak, že při explozi dojde k rozpadu molekul až na plyny N₂, H₂O a CO₂. Při explozi se uvolní velké množství žhavých plynů (CO₂,CO,CH₄,H₂O_(g),C₂H₂, HCN,H₂, N₂) o velké rychlosti a tlaku a dojde ke zpustošení okolí.

Výbušný rozklad TNT probíhá podle podmínek ve více variantách. Velmi zjednodušeně lze rozklad zapsat:

2 C₆H₂(NO₂)₃CH_3(s)→ 7 C_(s) + 7CO_(g) + 5H₂O + 3 N₂_(g)

Obr. 2: Tání TNT při 81 °C

2,4,6-trinitrofenol (kyselina pikrová, TNP) (NO₂)₃C₆H₂OH

Je to žlutá toxická krystalická látka, má hořkou chuť (pikros – hořký), málo rozpustná ve vodě. Zabarvuje žlutě biologický materiál. Vyrábí se nitrací fenolu (1):

Patří mezi trhaviny, soli pikráty jsou silné výbušniny, používají se jako iniciační výbušniny. Ztuhlá tavenina se označuje jako ekrazit.

Výbušný rozklad kyseliny pikrové:

16C₆H₃O(NO₂)₃ → 32CO₂+ 40CO + 4CH₄ + 2H₂O + 3C₂H₂ + 3HCN + 4,5H₂ + 21,5N₂ + 2NH₄HCO₃+ 9C

1-nitronaftalen C₁₀H₇NO₂

Je krystalická látka, vzniká nitrací naftalenu. Používá se jaký důležitý meziprodukt při výrobě barviv. Vyrábí se nitrací naftalenu nitrační směsí HNO₃/H₂SO₄.

Chlorpikrin (PS) Cl₃CNO₂

Bezbarvá, prudce jedovatá kapalina, dříve sloužila jako chemická bojová látka.

Další výbušniny viz Kapitola Výbušniny

Nitroglycerin – dynamit

Pentrit PETN – pentaerythritol - tetranitrát

Hexogen – 1,3,5- trinitro-1,3,5-triazinan

Zdroje

GILLE, Herbst. WIKIMEDIA.ORG. Nitrace TNP [online]. 12.12. 2013 [cit. 2.11. 2014]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/NitraceTNP.JPG
STIBOROVÁ, Marie. CASOPIS.VESMIR.CZ. Škodlivé aromatické nitrosloučeniny [online]. [cit. 11.11. 2013]. Dostupné z: http://casopis.vesmir.cz/clanek/skodlive-aromaticke-nitroslouceniny
WIKIPEDIA.ORG. Výbuch [online]. [cit. 20.10. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C3%BDbuch
WIKIMEDIA.ORG. Nitrace [online]. [cit. 11.11. 2013]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/NitraceTNP.JPG
JANECZKOVÁ, Anna a Pavel KLOUDA. Organická chemie. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 1998, ISBN 80-902155-6-4/9802.

Obrázky

Obr. 1: COONCE, Cole. MendyFryPoursNitro [online]. [cit. 2.11. 2014]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/MendyFryPoursNitro.jpg
Obr. 2: GROHMANN, Daniel. Tání TNT při 81 °C [online]. 12.12. 2013 [cit. 2.11. 2014]. Dostupné z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/T%C3%A1n%C3%AD_TNT_p%C5%99i_81_%C2%B0C.JPG
Obr. 3: YOUTUBE.COM. 3D model of Nitronaftalen [online]. [cit. 2.11. 2014]. Dostupné z: http://www.youtube.com/watch?v=GAxPzHC6SOQ
Obr. 4: FLORMAN, Gösta. WIKIPEDIA.ORG. Portrait of Alfred Nobel: The Royal Library [online]. [cit. 24.11. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Alfred_Nobel#mediaviewer/File:AlfredNobel_adjusted.jpg
Obr. 5: WIKIPEDIA.ORG. Výbuch [online]. [cit. 20.10. 2014]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C3%BDbuch

Bloky lekce7

Organické nitráty

jsou organické sloučeniny, které obsahují nitrátovou skupinu - ONO₂^-. Jedná se vlastně o estery kyseliny dusičné. Patří mezi dusíkaté deriváty uhlovodíků, na rozdíl od nitrosloučenin je skupina navázána na uhlík přes kyslík.

Nitrátová skupina

Názvy se tvoří předponou nitroxy, ale častěji se používá předpona nitro. Některé mají průmyslový význam, část má význam jako trhaviny a některé jsou důležitými biochemickými látkami.

Trinitrát glycerolu (nitroglycerin) CH₂ONO₂CHONO₂CH₂ONO₂

Jedovatá nažloutlá olejovitá kapalina, velice snadno exploduje při nárazech nebo zahřívání na vysokou teplotu. Při požití rozšiřuje cévy, ve velkých dávkách může vyvolat smrt. Vyrábí se "nitrací" glycerolu za přítomnosti kyseliny sírové:

CH₂OHCHOHCH₂OH + 3HNO₃ → CH₂ONO₂CHONO₂CH₂ONO₂ + 3H₂O

Kyselina sírová váže při reakci vodu. Používá s k výrobě trhavin, především dynamitu, dále jako lék na srdeční arytmii.

PETN pentaerythritol-tetranitrát C(CH₂ONO₂)₄

Významná výbušnina, bílá krystalická látka. Vyrábí se "nitrací" pentaerythritolu.

C(CH₂OH)₄ + 4HNO₃→C(CH₂ONO₂)₄ + 4H₂O

Při teplotě tání 141,4 °C se samovolně explozivně rozkládá. Je poměrně stabilní vůči mechanickým impulsům, vyznačuje se ale velmi vysokou brizancí. Slouží k výrobě detonátorů a roznětných náloží.

Nitrocelulóza (střelná bavlna)

Podobá se bavlně, vysoce hořlavá látka, při zapálení prudce shoří beze zbytku. Vyrábí se reakcí celulózy s kyselinou dusičnou za přítomnosti kyseliny sírové nebo fosforečné.

2 HNO₃ + (C₆H₁₀O₅)_n → (C₆H₈(NO₂)₂O₅)_n+ 2 H₂O

Použití : nitrocelulózové nátěrové hmoty, lepidla na bázi nitroceulózy (Kanagom), hlavní součást bezdýmého střelného prachu, výroba celuloidu ( dříve fotografický film)

http://www.detex.cz/bezdymne-prachy-vectan/

A ještě jedna výbušnina, kde je ale skupina - NO₂vázána na dusíku:

Hexogen Cyklonit, RDX nebo T₄(1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacyklohexan) velmi silná, často používaná trhavina

Obr. 3: 3D model nitronaftalenu

Věnoval se studiu výbušnin, zvláště problematice bezpečné výroby a manipulace s nitroglycerinem. Je objevitelem hlinkového a želatinového dynamitu.

Alfred Nobel ve své závěti rozhodl, že jeho majetek bude vložen do fondu, z něhož bude každoročně udělována cena za významné vědecké objevy, literární tvorbu a zásluhy o mír ve světě, je v současné době známa jako Nobelova cena.

Vysvětli rozdíl mezi nitrosloučeninou a nitrátem!

Zajímavosti!

Prezentace k výbušninám

Z historie výbušnin

Chemický výbuch

"Exploze: Hoření s rychlým uvolňováním energie za vzniku tlakové vlny:

Rozdíl mezi výbuchem (explozí) a implozí

Vzniká prudkým rozkladem určitých chemických sloučenin, spojeným s uvolněním velkého množství plynů a tepla. Ve většině případů je tento jev spojen s oxidací explodujících látek, ale může se jednat i o samovolný rozpad molekuly explodující sloučeniny. Příkladem chemické exploze je použití klasických chemických výbušnin, jako je dynamit nebo střelný prach. Využívají se se pro stavební práce nebo pro vojenské účely. Vybuchnout mohou také směsi hořlavých plynů nebo prachů (vodík, metan, uhelný prach, cukrový prach) s kyslíkem, případně čistý kyslík při styku s organickými látkami"(3).

Obr. 5: Výbuch

http://casopis.vesmir.cz/clanek/skodlive-aromaticke-nitroslouceniny