Worldlex Wiki Le TNT parfois comme réactif en synthèse chimique , mais connu comme explosif facile à manipuler. Le pouvoir explosif du TNT est une référence pour la comparaison avec celui bombes et des impacts d' astéroïdes. En chimie , le TNT est utilisé pour générer des sels de transfert de charge . Le TNT a contaminé des écosystèmes et a été retrouvé dans des poissons. 
Noms Nom IUPAC préféré Autres noms Identifiants JSmol ) ChEMBL ChemSpider DrugBank Fiche d'information ECHA 100.003.900 Numéro CE KEGG PubChem Numéro RTECS UNII Numéro ONU 0209 – Sec ou humidifié avec < 30 % d'eau 0388, 0389 – Mélanges avec du trinitrobenzène, de l'hexanitrostilbène 
NNPropriétés C 7 H 5 N 3 O 6 Masse molaire 227,132 g·mol −1 Apparence Aiguilles, paillettes ou granulés cristallins solides jaune pâle Densité 1,654 g/ cm³ Point de fusion 80,35 °C (176,63 °F ; 353,50 K) point d'ébullition 240,0 °C (464,0 °F ; 513,1 K) (se décompose) 0,13 g/L (20 °C) Solubilité dans l'éther , l'acétone , le benzène et la pyridine soluble Pression de vapeur 0,0002 mmHg (20°C) Données explosives sensibilité aux chocs Insensible Sensibilité au frottement Insensible au 353 N vitesse de détonation 6900 m/s Facteur RE 1,00 dangers Étiquetage SGH : Danger H201 , H301 , H311 , H331 , H373 , H411 P210 , P273 , P309+P311 , P370+P380 , P373 , P501 NFPA 704 (losange anti-feu) Dose ou concentration létale (DL, CL) : 795 mg/kg (rat, voie orale) 660 mg/kg (souris, voie orale) 500 mg/kg (lapin, voie orale) 1850 mg/kg (chat, voie orale) NIOSH (limites d'exposition sanitaire aux États-Unis) : VME 1,5 mg/m³ [ peau] VME 0,5 mg/m³ [ peau] 500 mg/ m³ Fiche de données de sécurité (FDS) ICSC 0967 Composés apparentés acide picrique hexanitrobenzène 2,4-Dinitrotoluène Nvérifier ( qu'est-ce que ?) 
YN
Les forces armées allemandes l'adoptèrent comme charge explosive pour leurs obus d'artillerie en 1902. Les obus perforants chargés de TNT explosaient après avoir pénétré le blindage des navires de ligne britanniques , tandis que les obus britanniques chargés de lyddite explosaient généralement au contact du blindage, dissipant ainsi une grande partie de leur énergie à l'extérieur du navire. Les Britanniques commencèrent à remplacer la lyddite par le TNT en 1907.
Après que d'autres nations eurent opté pour le TNT, la marine américaine continua de charger les obus perforants avec du deutérium (D) , mais commença à utiliser des charges explosives de TNT brut de qualité B, de couleur roux, pour charger les mines navales , les bombes , les grenades sous-marines et les ogives de torpilles . Ces charges nécessitaient une charge d'amorçage de TNT granulaire cristallisé de qualité A pour la détonation. Les obus à haut pouvoir explosif étaient chargés de TNT de qualité A, qui devint le choix privilégié pour d'autres usages à mesure que des capacités de production chimique industrielle se développaient pour extraire le xylène et les hydrocarbures similaires du toluène, matière première, ainsi que d'autres isomères du nitrotoluène, sous-produits des réactions de nitration.
Préparation
Dans l'industrie, le TNT est produit en trois étapes. Premièrement, le toluène est nitré avec un mélange d' acide sulfurique et d'acide nitrique pour produire du mononitrotoluène (MNT). Le MNT est séparé puis renitré en dinitrotoluène (DNT). Dans la dernière étape, le DNT est nitré en trinitrotoluène (TNT) à l'aide d'un mélange anhydre d'acide nitrique et d'acide sulfurique fumant (oléum) . L'acide nitrique est consommé lors du procédé de fabrication, mais l'acide sulfurique dilué peut être reconcentré et réutilisé.
Après nitration, le TNT peut être purifié par cristallisation à partir d'un solvant organique ou stabilisé par un procédé appelé sulfitation, où le TNT brut est traité avec une solution aqueuse de sulfite de sodium pour éliminer les isomères les moins stables du TNT et d'autres produits de réaction indésirables. L'eau de rinçage issue de la sulfitation est connue sous le nom d'eau rouge et constitue un polluant et un déchet important de la fabrication du TNT.
Le contrôle des oxydes d'azote dans l'acide nitrique d'alimentation est crucial, car le dioxyde d'azote libre peut entraîner l'oxydation du groupe méthyle du toluène. Cette réaction, fortement exothermique , présente un risque d'emballement pouvant provoquer une explosion.bicarbonate de sodium pour éliminer les oxydes d'azote, puis nitrés avec précaution à l'aide d'un mélange d' acide nitrique fumant et d'acide sulfurique.La cristallographie aux rayons X a déterminé que chacun des trois groupes nitro planaires est sensiblement tourné hors du plan du cycle benzénique.
Applications
Le TNT est l'un des explosifs les plus couramment utilisés dans les applications militaires, industrielles et minières. Il est notamment employé dans la fracturation hydraulique des formations de schiste pour l'extraction du pétrole et du gaz. Cette technique consiste à déplacer et à faire détoner de la nitroglycérine dans des fractures créées hydrauliquement, puis à effectuer des tirs de puits avec du TNT en pastilles.
Le TNT est apprécié notamment pour son insensibilité aux chocs et aux frottements, ce qui réduit le risque de détonation accidentelle par rapport à des explosifs plus sensibles comme la nitroglycérine . Le TNT fond à 80 °C (176 °F), bien en dessous de sa température de détonation spontanée, ce qui permet de le verser ou de le combiner sans risque avec d'autres explosifs. Le TNT n'absorbe ni ne se dissout dans l'eau, ce qui permet de l'utiliser efficacement en milieu humide. Pour détoner, le TNT doit être amorcé par une onde de choc provenant d'un explosif d'amorçage, appelé booster .
Bien que les blocs de TNT soient disponibles en différentes tailles (par exemple, 250 g, 500 g, 1 000 g), on les trouve plus fréquemment dans des mélanges explosifs synergiques composés d’un pourcentage variable de TNT et d’autres ingrédients. Voici quelques exemples de mélanges explosifs contenant du TNT :
- Amatex ( nitrate d'ammonium et RDX )
- Amatol (nitrate d'ammonium )
- Baratol (67 % de nitrate de baryum et 33 % de TNT)
- Composition B (RDX et cire de paraffine )
- Composition H6
- Cyclotol (RDX)
- Ednatol
- Hexanite ( hexanitrodiphénylamine )
- Minol (40 % de TNT, 40 % de nitrate d'ammonium, 20 % d'aluminium )
- Octol (75 % HMX et 25 % TNT )
- Pentolite
- Picratol
- Tétrytol
- Torpex
- Tritonal
Personnage explosif
Lors de la détonation , le TNT subit une décomposition équivalente à la réaction
exothermique mais présente une énergie d'activation élevée en phase gazeuse (environ 62 kcal/mol). Les phases condensées (solide ou liquide) présentent des énergies d'activation nettement inférieures, de l'ordre de 35 kcal/mol, en raison de mécanismes de décomposition bimoléculaire spécifiques à haute densité. Du fait de la production de carbone , les explosions de TNT produisent un dépôt de suie. Le TNT étant riche en carbone, les mélanges explosifs contenant des composés riches en oxygène peuvent dégager plus d'énergie par kilogramme que le TNT seul. Au cours du XXe siècle , l'amatol , un mélange de TNT et de nitrate d'ammonium , était un explosif militaire largement utilisé.Le TNT peut être amorcé par un détonateur à grande vitesse ou par une détonation efficace. Pendant de nombreuses années, le TNT a servi de référence pour l' indice d'insensibilité ( FdI). Le TNT avait un indice de 100 sur cette échelle. La référence a depuis été modifiée et un explosif plus sensible, le RDX , a un indice de 80 sur l'échelle FdI.
Contenu énergétique
La densité énergétique du TNT est utilisée comme point de référence pour de nombreux autres explosifs, y compris les armes nucléaires, car leur contenu énergétique est mesuré en tonnes équivalentes (tonnes métriques, t) de TNT. L'énergie utilisée par le NIST pour définir l'équivalence est de 4,184 GJ /t, soit exactement 1 kcal /g.
Pour les évaluations de sécurité, il a été indiqué que la détonation du TNT, selon les circonstances, peut libérer 2,673 à 6,702 GJ/t.
La chaleur de combustion est cependant de 14,5 GJ/t (14,5 MJ/kg ou 4,027 kWh/kg), ce qui nécessite que le carbone du TNT réagisse complètement avec l'oxygène atmosphérique, ce qui ne se produit pas lors de l'événement initial.
À titre de comparaison, la poudre à canon contient 3 MJ/kg, la dynamite 7,5 MJ/kg et l'essence 47,2 MJ/kg (bien que l'essence nécessite un oxydant , de sorte qu'un mélange optimisé d'essence et d'O2 contient 10,4 MJ/kg).électrochimiques ainsi que des chiens détecteurs d'explosifs. En 2013, des chercheurs des Instituts indiens de technologie ont pu détecter du TNT à des concentrations inférieures au zeptomolaire ( 10⁻¹⁸ mol/m³ ) grâce à des agrégats quantiques de métaux nobles .
Sécurité et toxicité
Le TNT est toxique et le contact avec la peau peut provoquer une irritation, donnant à la peau une couleur jaune-orangée vive. Pendant la Première Guerre mondiale , les ouvrières des usines d'armement qui manipulaient ce produit chimique ont constaté que leur peau devenait jaune vif, ce qui leur a valu le surnom de « filles canaris » ou simplement « canaris ».
Les personnes exposées au TNT de façon prolongée ont tendance à développer une anémie et des anomalies des fonctions hépatiques . Des effets sur le sang et le foie, une splénomégalie et d'autres effets néfastes sur le système immunitaire ont également été observés chez les animaux ayant ingéré ou inhalé du trinitrotoluène. Il existe des preuves que le TNT affecte négativement la fertilité masculine . Le TNT est classé comme cancérogène possible pour l'homme , des effets cancérogènes ayant été démontrés lors d'expériences animales sur des rats, bien qu'aucun effet sur l'homme n'ait été constaté à ce jour (selon l'IRIS du 15 mars 2000). La consommation de TNT provoque une coloration rouge des urines en raison de la présence de produits de dégradation et non de sang, contrairement à une idée reçue.
Certains terrains d'essais militaires sont contaminés par les eaux usées issues des programmes de production de munitions, notamment les eaux de surface et souterraines qui peuvent prendre une coloration rose due à la présence de TNT. Cette contamination, appelée « eaux roses », peut s'avérer difficile et coûteuse à traiter .l'exsudation de dinitrotoluènes et d'autres isomères du trinitrotoluène lorsque des projectiles contenant du TNT sont stockés à des températures élevées dans des climats chauds. L'exsudation d'impuretés entraîne la formation de pores et de fissures (qui, à leur tour, augmentent la sensibilité aux chocs). La migration du liquide exsudaté dans le filetage de la fusée peut former des canaux d'inflammation , augmentant ainsi le risque de détonation accidentelle. Un dysfonctionnement de la fusée peut également résulter de la migration du liquide dans le mécanisme de la fusée. Du silicate de calcium est mélangé au TNT pour atténuer la tendance à l'exsudation.
Eau rose et rouge
L'eau rouge est une eau usée formée lors de la réaction du trinitrotoluène brut avec une solution aqueuse de sulfite de sodium (appelée « sellite »). La sellite réagit avec les composants indésirables pour former des composés hydrosolubles, mais laisse l'isomère souhaité inchangé. L'eau utilisée pour éliminer ces composés désormais solubles est appelée eau rouge, ou parfois « eau de sellite ». Sa composition complexe contient plus d'une douzaine de composés aromatiques, mais ses principaux composants sont des sels inorganiques ( sulfate de sodium , sulfite de sodium , nitrite de sodium et nitrate de sodium ) et des nitroaromatiques sulfonés .
L’eau rose et l’eau rouge sont incolores à leur formation ; leur couleur résulte de réactions photolytiques sous l’effet de la lumière solaire. Malgré leurs noms, l’eau rouge et l’eau rose ne présentent pas nécessairement des nuances différentes ; la couleur dépend principalement de la durée d’exposition au soleil. Exposée suffisamment longtemps, l’eau « rose » peut prendre différentes nuances de rose, de rouge, d’orange rouille ou de noir.
En raison de la toxicité du TNT, le rejet des eaux usées (eaux roses) dans l'environnement est interdit depuis des décennies aux États-Unis et dans de nombreux autres pays. Cependant, une contamination des sols peut subsister dans les usines très anciennes. La contamination par le RDX et le tétril est généralement considérée comme plus problématique, car le TNT est très peu mobile dans le sol. Les eaux usées (eaux rouges) sont beaucoup plus toxiques et ont toujours été considérées comme des déchets dangereux. Traditionnellement, leur élimination se faisait par évaporation à sec (les composants toxiques n'étant pas volatils), suivie d'une incinération. De nombreuses recherches ont été menées afin de développer des procédés d'élimination plus efficaces.atmosphère et la biosphère .
La concentration de TNT dans les sols contaminés peut atteindre 50 g/kg de sol, les concentrations les plus élevées se trouvant en surface ou à proximité. En septembre 2001, l' Agence américaine de protection de l'environnement (USEPA) a classé le TNT comme polluant prioritaire. L'USEPA recommande que les concentrations de TNT dans les sols ne dépassent pas 17,2 milligrammes par kilogramme de sol et 0,01 milligramme par litre d'eau.
Solubilité aqueuse
La dissolution mesure la vitesse à laquelle le TNT solide se dissout au contact de l'eau. La faible solubilité aqueuse du TNT entraîne la libération continue de particules solides dans l'environnement sur de longues périodes. Des études ont montré que le TNT se dissout plus lentement dans l'eau salée que dans l'eau douce. Cependant, lorsque la salinité est modifiée, la vitesse de dissolution du TNT reste la même. Du fait de sa solubilité modérée dans l'eau, le TNT peut migrer à travers les sols souterrains et contaminer les eaux souterraines .
Adsorption du sol
Il est connu que le TNT et ses produits de transformation s'adsorbent aux sols et sédiments de surface, où ils subissent une transformation réactive ou restent stockés . La migration des contaminants organiques dans les sols dépend de leur capacité à s'associer à la phase mobile (l'eau) et à une phase stationnaire (le sol). Les substances fortement associées aux sols s'y déplacent lentement. La constante d'association du TNT avec le sol est de 2,7 à 11 L/kg de sol . Cela signifie que le TNT a une affinité de 1 à 10 fois supérieure pour les particules du sol lorsqu'il y est introduit . Les liaisons hydrogène et les échanges d'ions sont deux mécanismes d'adsorption proposés entre les groupements nitro et les colloïdes du sol.
L'adsorption du TNT est sensible au type de sol.
Des études complémentaires ont montré que la mobilité des produits de dégradation du TNT est probablement inférieure à celle du TNT lui-même dans les environnements souterrains où l'adsorption spécifique sur les minéraux argileux domine le processus de sorption . Ainsi, la mobilité du TNT et de ses produits de transformation dépend des caractéristiques du sorbant . La mobilité du TNT dans les eaux souterraines et les sols a été extrapolée à partir de modèles d'isothermes de sorption et de désorption déterminés avec des acides humiques , dans des sédiments aquifères et des sols . D'après ces modèles, il est prévu que le TNT présente une faible rétention et se transporte facilement dans l'environnement
Comparativement à d'autres explosifs, le TNT présente une constante d'association plus élevée avec le sol, ce qui signifie qu'il adhère davantage au sol qu'à l'eau. À l'inverse, d'autres explosifs, tels que le RDX et le HMX, dont les constantes d'association sont faibles (respectivement de 0,06 à 7,3 L/kg et de 0 à 1,6 L/kg), peuvent se déplacer plus rapidement dans l'eau.
Décomposition chimique
La transformation du TNT est significativement accélérée en conditions anaérobies ainsi qu'en conditions fortement réductrices. Les transformations du TNT dans les sols peuvent se produire à la fois par voie biologique et abiotique.
Biodégradation
Bien que certaines bactéries et certains champignons puissent incorporer et transformer le TNT en divers composés aromatiques, la biominéralisation de grandes quantités de TNT par les organismes du sol n'a pas encore été décrite. Des plantes sauvages et transgéniques ont également démontré leur capacité à phytoremédier le TNT par absorption à partir du sol et de l'eau. Le principal mécanisme de dégradation chez les plantes serait l'enzyme nitroreductase.