Структура, синтез, властивості та застосування пікрінової кислоти

The пікринова кислота є високо нітрованим органічним хімічним з'єднанням, назва якого IUPAC - 2,4,6-тринітрофенол. Його молекулярна формула - C₆H₂(NO₂)₃OH. Це дуже кислотний фенол, і його можна знайти у вигляді пікрату натрію, амонію або калію; тобто у своїй іонній формі С₆H₂(NO₂)₃ONa.

Це твердий сильний смак гіркого, і звідси походить його ім'я, від грецького слова 'prikos', що означає гірка. Вона виявляється у вигляді мокрих жовтих кристалів. Її висихання або зневоднення небезпечно, оскільки збільшує нестійкі властивості, які роблять його вибухонебезпечним.

Вище представлена ​​молекула пікринової кислоти. На зображенні важко розпізнати зв'язки і атоми, оскільки це відповідає поданню його поверхні Ван-дер-Ваальса. Молекулярна структура більш детально обговорюється в наступному розділі.

Деякі проміжні сполуки, різні солі пікратів і комплекси пікринової кислоти синтезуються з пікринової кислоти..

Пикриновую кислоту використовують як основу для синтезу жовто-кольорових постійних барвників. Деякі патологоанатоми і дослідники використовують його в фіксації або фарбуванні зрізів тканин та інших імуногістохімічних процесів.

Він дуже корисний при приготуванні фармацевтичних продуктів. Крім того, він використовується при виготовленні сірників або сірників і вибухових речовин. Він також використовується для гравіювання металів, виготовлення кольорового скла, а також для колориметричного визначення таких біологічних параметрів, як креатинін.

З іншого боку, пікринова кислота подразнює, коли вона вступає в контакт з шкірою, з дихальною, очної та травної слизової оболонки. Крім ураження шкіри, він може сильно впливати на нирки, кров і печінку, серед інших органів.

Індекс

• 1 Структура
  • 1.1 Кислотний фенол
  • 1.2 Кристалічна структура
• 2 Резюме
  • 2.1 Пряме нітрування фенолу
• 3 Фізико-хімічні властивості
  • 3.1 Молекулярна маса
  • 3.2 Фізичний вигляд
  • 3.3 Запах
  • 3.4 Смак
  • 3.5 Температура плавлення
  • 3.6 Точка кипіння
  • 3.7 Щільність
  • 3.8 Розчинність
  • 3.9 Корозійна активність
  • 3,10 pKa
  • 3.11 Нестабільність
• 4 Використання
  • 4.1 Дослідження
  • 4.2 Органічна хімія
  • 4.3 У галузі
  • 4.4 Військові програми
• 5 Токсичність
• 6 Посилання

Структура

У верхньому зображенні всі ланки і сама структура молекули пікринової кислоти показані більш детально. Він складається з фенолу з трьома нітрозамісниками.

Видно, що в групах NO₂ атом азоту має позитивний частковий заряд і тому вимагає електронної щільності його оточення. Але, ароматичне кільце також притягує електрони до себе і перед трьома NO₂ вона закінчується тим, що відмовляється від частини своєї електронної щільності.

Як наслідок цього, кисень OH-групи більше прагне розділити одну з своїх вільних електронних пар для забезпечення електронного дефіциту, який зазнає кільце; і при цьому формується зв'язок C = O⁺-H. Це часткове часткове навантаження на кисень послаблює зв'язок O-H і підвищує кислотність; тобто він буде вивільнятися як іон водню, Н⁺.

Кислота фенол

Саме з цієї причини ця сполука є виключно сильною (і реактивної) кислотою, навіть більше, ніж сама сама оцтова кислота. Проте, з'єднання є дійсно фенолом, кислотність якого перевершує кислотність інших фенолів; обумовлені, як тільки було згадано, заступникам NO₂.

Тому, оскільки вона є фенолом, група OH має пріоритет і направляє перерахування в структуру. Три НІ₂ вони розташовані в вуглецевих атомах 2, 4 і 6 ароматичного кільця по відношенню до OH. Отже, номенклатура IUPAC для цього з'єднання: 2,4,6-тринітрофенол (TNP, для його скорочення англійською мовою).

Якщо групи НЕ були₂, або якщо в кільці їх було менша кількість, зв'язок O-H зменшиться менше, і, отже, з'єднання буде мати більш низьку кислотність.

Кристалічна структура

Молекули пікринової кислоти розташовані таким чином, щоб сприяти їх міжмолекулярному взаємодії; або для утворення водневих містків між групами OH і NO₂, диполь-дипольні сили, або електростатичні відштовхування між дефіцитними областями електронів.

Можна очікувати, що групи НЕ₂ вони відштовхували один одного і орієнтувалися на сусідні ароматичні кільця. Крім того, кільця не можуть бути вирівняні один на одного збільшенням електростатичних відштовхувань.

Продукт всіх цих взаємодій, пікринова кислота вдається сформувати тривимірну мережу, що визначає кристал; елементарна комірка якої відповідає кристалічній системі ромбічного типу.

Синтез

Спочатку він синтезувався з природних сполук, таких як похідні рогу тварин, природні смоли, серед інших. Починаючи з 1841 року, фенол використовувався як попередник пікринової кислоти за декількома шляхами або за допомогою різних хімічних процедур.

Як вже було сказано, він є одним з найбільш кислих фенолів. Для його синтезу спочатку потрібно, щоб фенол зазнав процес сульфування, а потім процедуру нітрування.

Сульфування безводного фенолу здійснюють шляхом обробки фенолу димовою сірчаною кислотою з ароматичними електрофільними заміщеннями H сульфонатними групами, SO₃H, в -ортовому положенні і -для групи OH.

До цього продукту, 2,4-фенолдисульфоновой кислоти, здійснюють процес нітрування, обробляючи її концентрованою азотною кислотою. При цьому дві групи SO₃H заміщені нітрогрупами, NO₂, третій входить в інше положення нітро. Наступне хімічне рівняння ілюструє це:

Пряме нітрування фенолу

Процес нітрування фенолу не може здійснюватися безпосередньо, оскільки генеруються високомолекулярні смоли. Цей метод синтезу вимагає дуже ретельного контролю температури, оскільки він дуже екзотермічний:

Пікринова кислота може бути отримана шляхом здійснення процесу прямого нітрування 2,4-динитрофенола з азотною кислотою.

Іншою формою синтезу є обробка бензолу азотною кислотою і нітратом ртуті.

Фізико-хімічні властивості

Молекулярна маса

229,104 г / моль.

Зовнішній вигляд

Масову або жовту суспензію вологих кристалів.

Запах

Це без запаху.

Смак

Це дуже гіркий.

Точка плавлення

122,5 ° С.

Точка кипіння

300 ° С. Але коли він тане, він вибухає.

Щільність

1,77 г / мл.

Розчинність

Це сполука помірно розчинної у воді. Це пояснюється тим, що їх OH і NO групи₂ вони можуть взаємодіяти з молекулами води через водневі зв'язки; хоча ароматичне кільце є гідрофобним, і тому його розчинність порушується.

Корозивність

Пикриновая кислота є корозійною в цілому до металів, за винятком олова і алюмінію.

pKa

0,38. Це сильна органічна кислота.

Нестабільність

Пикриновая кислота характеризується своїми нестійкими властивостями. Він становить небезпеку для навколишнього середовища, він нестійкий, вибуховий і токсичний.

Його слід зберігати щільно закритими, щоб уникнути зневоднення, оскільки пікринова кислота дуже вибухонебезпечна, якщо вона висихає. Треба бути дуже обережним з його безводною формою, оскільки вона дуже чутлива до тертя, удару і тепла.

Пикриновую кислоту слід зберігати у вентильованих, прохолодних місцях, подалі від окислювальних матеріалів. Це подразнює шкіру і слизові оболонки, не повинно бути проковтнуто і токсичне для організму.

Використання

Пикриновая кислота широко використовувалася в наукових дослідженнях, хімії, промисловості і військових.

Розслідування

При використанні в якості фіксатора клітин і тканин, він покращує результати забарвлення цих кислотних барвників. Це відбувається з методами трихромного фарбування. Після фіксації тканини формаліном рекомендується нова фіксація пікриновою кислотою.

Таким чином гарантується інтенсивне і дуже яскраве забарвлення тканин. Хороші результати не отримані з основними барвниками. Однак слід вжити заходів обережності, оскільки пікринова кислота може гідролізувати ДНК, якщо залишилося дуже багато часу.

Органічна хімія

-В органічній хімії він використовується як лужний пікрат для проведення ідентифікації та аналізу різних речовин.

-Застосовується в аналітичній хімії металів.

-У клінічних лабораторіях він використовується для визначення рівня креатиніну в сироватці та сечі.

-Він також використовувався в деяких реагентах, які використовуються для аналізу рівнів глюкози.

У промисловості

-На рівні фотографічної індустрії пікринова кислота використовується як сенсибілізатор у фотографічних емульсіях. Це було частиною розробки таких продуктів, як пестициди, сильні інсектициди, серед інших.

-Пікрінову кислоту використовують для синтезу інших проміжних хімічних сполук, таких як хлорпікрин і пікрамінова кислота, наприклад. З цих сполук були розроблені деякі препарати та барвники для шкіряної промисловості.

-Пікринову кислоту використовували для лікування опіків, як антисептичних та інших станів, до появи токсичності.

-Важлива складова завдяки своєму вибуховому характеру при виготовленні сірників і батарей.

Військові програми

-Через високу вибуховість пікринової кислоти вона використовувалася на військових боєприпасах зброї.

-Пресовану і розплавлену пікринову кислоту використовували в артилерійських снарядах, гранатах, бомбах і мінах.

-Амонієва сіль пікринової кислоти використовувалася як вибухова речовина, вона дуже потужна, але менш стійка, ніж тротиловий. Деякий час він використовувався як компонент ракетного палива.

Токсичність

Доведено, що він дуже токсичний для людського тіла і взагалі для всіх живих істот.

Рекомендується уникати його вдихання і прийому всередину, внаслідок його гострої пероральної токсичності. Це також викликає мутацію в мікроорганізмах. Представляє токсичний вплив на живу природу, ссавців і взагалі на навколишнє середовище.

Список літератури

1. Грем Соломонс Т.В., Крейг Б. Фріле. (2011). Органічна хімія. Аміни (10^й видання.). Wiley Plus.
2. Кері Ф. (2008). Органічна хімія (Шосте видання). Mc Graw Hill.
3. Вікіпедія. (2018). Пікринова кислота. Отримано з: en.wikipedia.org
4. Університет Пердью. (2004). Вибух пикриновой кислоти. Отримано з: chemed.chem.purdue.edu
5. Проект кристалографії 365. (10 лютого 2014 року). Менше м'який жовтий - структура пікринової кислоти. Отримано з: crystallography365.wordpress.com
6.  PubChem. (2019). Пікринова кислота Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Baker, J. R. (1958). Пікринова кислота Methuen, Лондон, Великобританія.