三硝基甲苯

米拉Senthilingam

本周，一种爆炸性化合物被多次使用。西蒙·科顿详细解释:

西蒙棉花

当一种化合物以缩写词最为人所知时，这通常意味着坏消息。想想DDT，一种杀虫剂，或者GHB，最广为人知的是一种“约会强奸”药物。然后是TNT，化学名称是2,4,6-三硝基甲苯。

1863年，德国化学家约瑟夫·威尔布兰德首次制造出TNT炸药。他试图制造一种染料，TNT是黄色的。将近20年后，人们才发现它是一种优良的烈性炸药。

当时，具有类似结构的分子2,4,6-三硝基苯酚是周围最好的高能炸药。它更广为人知的名字是苦味酸，但它有一个缺点，干燥的苦味酸对冲击非常敏感。此外，它是酸性的，因此它会慢慢腐蚀金属外壳，形成比游离酸更敏感的金属盐。

TNT比其他炸药有几个优点。虽然它不像苦味酸那么强，但处理起来更安全，也更难引爆。因为它的熔点只有80?C，用熔化的TNT安全地填充炮弹成为可能。德国军队在1902年开始使用TNT作为标准炸药，而英国人则坚持使用苦味酸，这一选择带来了不幸的后果。

填充tnt的炮弹在爆炸前更有可能穿透装甲，而且它们也会产生非常高速的冲击波。相比之下，装有更敏感的苦味酸的炮弹无法穿透装甲，但在接触时爆炸，造成的伤害较小。这也是英国皇家海军在1916年日德兰海战中遭受比德军更大损失的部分原因。

第一次世界大战导致了对甲苯的强烈需求，它不仅被用于制造TNT，而且还涉及到许多染料的合成。

这个问题是通过采用阿玛托醇作为烈性炸药，80%的硝酸铵和20%的TNT的混合物解决的。这不仅有助于甲苯进一步发展，而且还有额外的好处。TNT的一个缺点是，它的分子中没有足够的氧来氧化它所含的所有碳和氢，所以TNT爆炸伴随着黑色的碳云。硝酸铵是一种富氧炸药，产生的氧气比所需的多，因此产生白烟，而不是与TNT有关的乌云。

由于多种原因，有机硝基化合物被广泛用于炸药中。在天然气或汽油中发现的有机化合物是很好的燃料，因为氧-氢键和碳-氧双键的形成会释放出大量的能量和大量的热气体，产生的爆发力比驱动发动机还强。当它们爆炸时，像TNT这样的硝基化合物也会产生氮气，形成非常强的氮氮三键，并释放更多的能量。

硝基化合物中的氧含量也使分子自氧化，并且氧与它们结合的碳原子和氢原子之间的距离非常短，有助于反应的速度。

TNT不仅具有破坏性，而且毒性也很强。仅在美国，第一次世界大战期间就报告了17000多起TNT中毒病例，造成约500名军需品工人因肝损伤和贫血而死亡。到第二次世界大战时，安全程序更加严格。清理工厂或使用过TNT的地方周围被TNT污染的土壤已经成为一个重要的环境问题，科学家们正在研究能够隔离和解毒TNT的植物系统。

化学家们当然试图改进TNT，有时会得到意想不到的结果。1888年，德国化学家阿尔伯特·鲍尔(Albert Baur)在TNT中添加了叔丁基。虽然它不能用作炸药，但它有一种美妙的麝香气味，成为了亚硝基麝香的先驱，而亚硝基麝香是之后半个世纪香水工业的基石。

今天，在TNT第一次被用作军事炸药一百多年后，它仍然被广泛使用，尤其是作为地雷炸药。探测tnt地雷需要嗅探犬和它们的训练者的技能。直到最近人们才意识到，被训练用来探测TNT地雷的狗实际上是在对痕量的杂质做出反应。这种杂质是2,4-二硝基甲苯，简称DNT。尽管其含量低于0.1%，但较小的DNT比TNT挥发性强得多，并且可以构成从地雷中逸出的35%的蒸汽。人们仍在尝试使用电子或化学系统制造地雷探测器，但目前这仍然是人类最好的朋友的工作。

米拉Senthilingam

这当然是一项有风险的工作。伯明翰大学的西蒙·科顿介绍了TNT释放能量的化学过程。下周，我们将冒险进入实验室，从炸药转向酸。

布莱恩·克莱格

大多数人在学校的化学实验室里第一次接触到三种强酸——盐酸、硝酸和硫酸。它们不是你在家里厨房橱柜里找到的那种物质。但我可以保证，从婴儿时期起，这些化合物中的一种就一直是你生活的一部分。因为盐酸在你的身体中扮演着重要的角色。你的胃中含有大量的盐酸，pH值可低至1。

米拉Senthilingam

要了解盐酸在我们胃中扮演的角色，以及它在工业上的用途，请加入布莱恩·克莱格下周的节目元素中的化学成分．在那之前，感谢大家的聆听。我是Meera Senthilingam。