三硝基甲苯

白色或苋色淡黄色针状结晶
三硝基甲苯(trinitrotoluene,简称TNT)通常指的是2,4,6-三硝基甲苯,分子式C₇H₅N₃O₆,是有代表性的芳香族硝基化合物,三硝基甲苯外观为无色或淡黄色固体,在日光照射下会变为茶褐色,难溶于水,易溶于脂肪、乙醇乙醚丙酮等有机溶剂。三硝基甲苯可与酸、碱、醛、胺反应,能被光、硫化物亚硫酸盐分解,突然受热容易爆炸。三硝基甲苯可用作炸药原料,即用于制造作炮弹、炸药和地雷炸药,还可用作染料和照相药品的中间体。有毒,人体全身中毒症状为头痛、疲劳外,还会发生低色素性溶血性贫血再生障碍性贫血或肝功能障碍,主要是由中毒性肝炎导致的黄疸、肝肿大等。局部症状可表现为接触性皮炎、皮肤变黄等,也会发生眼、鼻、咽喉刺激,咳嗽、咽痛等。女性和青少年较为敏感。[4][5][6][7]

发现历史

1863年,德国化学家威尔布兰德(J.Wilbrand)首次实验制得三硝基甲苯(三硝基甲苯)。1880年,德国人赫普用三步硝化法制得三硝基甲苯。当时苦味酸正得到大量应用,苦味酸具有较强的酸性,能腐蚀金属弹壳,对震动和摩擦很敏感,因此装苦味酸的炸弹常发生膛炸事故。相对于苦味酸,三硝基甲苯具有许多突出的优点,爆炸力高,撞击和摩擦的感度低,使用安全,原料来源比较丰富,三硝基甲苯于1891年实现了工业化生产,1904年开始作为炸药使用,逐渐取代了苦味酸,到第二次世界大战期间,三硝基甲苯发展成为最主要的军事猛炸药。[8] [9][10]

分子结构和晶体结构

三硝基甲苯的分子结构和晶体结构如图a、b所示。孤立三硝基甲苯分子的最高占据分子轨道(HOMO)主要由芳环碳、氧原子原子轨道(z是垂直于分子所在平面的方向)形成(图c)。最低未占据分子轨道(LUMO)由来自硝基的氮、氧原子和来自芳环的碳原子的原子轨道形成(图d)。[11]