Picrinezuurstructuur, synthese, eigenschappen en toepassingen

de pikrinezuur is een sterk genitreerde organische chemische verbinding waarvan de naam IUPAC 2,4,6-trinitrofenol is. De moleculaire formule is C₆H₂(NO₂)₃OH. Het is een zeer zuur fenol en kan worden gevonden als natrium-, ammonium- of kaliumpicraat; dat wil zeggen, in zijn ionische vorm C₆H₂(NO₂)₃ONa.

Het is een vaste stof met een sterke smaak van bitter, en van daaruit ontleent het zijn naam aan het Griekse woord 'prikos', wat bitter betekent. Het wordt gevonden als natte gele kristallen. Het drogen of dehydrateren ervan is gevaarlijk, omdat het de onstabiele eigenschappen verhoogt die het explosief maken.

Hierboven bevindt zich het picrinezuurmolecuul. In het beeld is het moeilijk om de bindingen en de atomen te herkennen, omdat dit overeenkomt met de weergave van het Van der Waals-oppervlak. De moleculaire structuur wordt in de volgende sectie in meer detail besproken.

Sommige tussenverbindingen, verschillende picraatzouten en picrinezuurcomplexen worden gesynthetiseerd uit picrinezuur..

Picrinezuur wordt gebruikt als een basis voor de synthese van geelgekleurde permanente kleurstoffen. Sommige pathologen en onderzoekers gebruiken het bij de fixatie of kleuring van weefselcoupes en andere immunohistochemische processen.

Het is zeer nuttig bij de bereiding van farmaceutische producten. Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van lucifers of lucifers en explosieven. Het wordt ook gebruikt voor het graveren van metalen, voor het maken van gekleurd glas en voor de colorimetrische bepaling van biologische parameters zoals creatinine.

Aan de andere kant is pikrinezuur irriterend wanneer het in contact komt met de huid, met het ademhalings-, oog- en spijsverteringsmucosa. Naast het beschadigen van de huid, kan het ook de nieren, het bloed en de lever, onder andere organen, ernstig aantasten.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Zuur fenol
  • 1.2 Kristalstructuur
• 2 Samenvatting
  • 2.1 Directe nitratie van fenol
• 3 Fysische en chemische eigenschappen
  • 3.1 Molecuulgewicht
  • 3.2 Fysieke verschijning
  • 3.3 Ruik
  • 3.4 Smaak
  • 3.5 Smeltpunt
  • 3.6 Kookpunt
  • 3.7 Dichtheid
  • 3.8 Oplosbaarheid
  • 3.9 Corrosiviteit
  • 3,10 pKa
  • 3.11 Instabiliteit
• 4 Gebruik
  • 4.1 Onderzoek
  • 4.2 Organische chemie
  • 4.3 In de branche
  • 4.4 Militaire toepassingen
• 5 Toxiciteit
• 6 Referenties

structuur

In het bovenste beeld worden alle verbindingen en de structuur zelf van het picrinezuurmolecuul in meer detail getoond. Het bestaat uit een fenol met drie nitrosubstituenten.

Het kan worden gezien dat in de NO-groepen₂ het stikstofatoom heeft een positieve gedeeltelijke lading en daarom vraag naar elektronische dichtheid van zijn omgeving. Maar de aromatische ring trekt ook de elektronen naar zich toe, en vóór de drie NO₂ het eindigt met het opgeven van een deel van zijn eigen elektronische dichtheid.

Als een gevolg hiervan heeft de zuurstof van de OH-groep meer de neiging om een ​​van zijn vrije elektronische paren te delen om de elektronische tekortkoming te leveren die de ring ondervindt; en daarbij wordt de C = O-koppeling gevormd⁺-H. Deze gedeeltelijke gedeeltelijke zuurstofbelasting verzwakt de O-H-binding en verhoogt de zuurgraad; dat wil zeggen, het zal worden vrijgegeven als waterstofion, H⁺.

Zuur fenol

Het is om deze reden dat deze verbinding een uitzonderlijk sterk (en reactief) zuur is, zelfs meer dan het azijnzuur zelf. De verbinding is echter echt een fenol waarvan de zuurgraad die van de andere fenolen overtreft; zoals eerder vermeld, aan de NO-substituenten₂.

Daarom, omdat het een fenol is, heeft de OH-groep prioriteit en leidt het de opsomming in de structuur. De drie NO₂ ze bevinden zich in koolstof 2, 4 en 6 van de aromatische ring ten opzichte van OH. Vandaar de IUPAC-nomenclatuur voor deze verbinding: 2,4,6-trinitrofenol (TNP, voor het acroniem in het Engels).

Als de groepen NIET waren₂, of als er een kleiner aantal in de ring zat, zou de O-H-binding minder verzwakken en zou de verbinding dus een lagere zuurgraad hebben.

Kristalstructuur

De moleculen van pikrinezuur zijn zodanig gerangschikt dat ze hun intermoleculaire interacties bevorderen; hetzij voor de vorming van waterstofbruggen tussen OH- en NO-groepen₂, dipool-dipoolkrachten, of elektrostatische repulsies tussen deficiënte elektronenregio's.

Het valt te verwachten dat de groepen dat NIET doen₂ ze stootten elkaar af en zouden zich richten op de naburige aromatische ringen. Ook konden de ringen niet op elkaar worden uitgelijnd door een toename in elektrostatische afstoting.

Product van al deze interacties, weet het picrinezuur een driedimensionaal netwerk te vormen dat een kristal definieert; waarvan de eenheidscel overeenkomt met een kristalsysteem van het orthorhombische type.

synthese

Aanvankelijk werd het gesynthetiseerd uit natuurlijke verbindingen zoals dierlijke hoornderivaten, natuurlijke harsen, onder anderen. Sinds 1841 is fenol gebruikt als een voorloper van pikrinezuur, na verschillende routes of door verschillende chemische procedures.

Zoals gezegd, het is een van de meest zure fenolen. Om het te synthetiseren, is het eerst vereist dat het fenol een sulfoneringsproces ondergaat, gevolgd door een nitreringsprocedure.

De sulfonering van watervrij fenol wordt uitgevoerd door fenol te behandelen met rokend zwavelzuur, met aromatische elektrofiele substituties van H door sulfonaatgroepen, SO₃H, in de -standpositie en -voor de OH-groep.

Aan dit product, 2,4-fenoldisulfonzuur, wordt het nitratieproces uitgevoerd, waarbij het wordt behandeld met geconcentreerd salpeterzuur. Daarbij zijn de twee SO-groepen₃H worden vervangen door de nitrogroepen, NO₂, en een derde betreedt de andere nitro-positie. De volgende chemische vergelijking illustreert dit:

Directe nitratie van fenol

Het nitreringsproces van fenol kan niet direct worden uitgevoerd, omdat teren met hoog molecuulgewicht worden gegenereerd. Deze synthesewerkwijze vereist een zeer zorgvuldige regeling van de temperatuur, aangezien deze zeer exotherm is:

Picrinezuur kan worden verkregen door het directe nitreringsproces van 2,4-dinitrofenol, met salpeterzuur uit te voeren.

Een andere vorm van synthese is het behandelen van benzeen met salpeterzuur en mercurisch nitraat.

Fysische en chemische eigenschappen

Moleculair gewicht

229.104 g / mol.

Uiterlijke verschijning

Massa of gele suspensie van natte kristallen.

geur

Het is geurloos.

smaak

Het is erg bitter.

Smeltpunt

122,5 ° C.

Kookpunt

300 ° C. Maar wanneer het smelt, explodeert het.

dichtheid

1,77 g / ml.

oplosbaarheid

Het is een verbinding die matig oplosbaar is in water. Dit komt omdat hun OH- en NO-groepen₂ ze kunnen interageren met watermoleculen door waterstofbruggen; hoewel de aromatische ring hydrofoob is en daarom de oplosbaarheid ervan verminderd is.

bijtende

Picrinezuur is in het algemeen corrosief voor metalen, behalve voor tin en aluminium.

pKa

0,38. Het is een sterk organisch zuur.

wankel

Picrinezuur wordt gekenmerkt door zijn onstabiele eigenschappen. Het vormt een risico voor het milieu, het is onstabiel, explosief en giftig.

Het moet goed gesloten worden bewaard om uitdroging te voorkomen, omdat pikrinezuur zeer explosief is als het mag drogen. Men moet heel voorzichtig zijn met zijn watervrije vorm, omdat hij erg gevoelig is voor wrijving, schokken en hitte.

Picrinezuur moet worden bewaard op geventileerde, koele plaatsen, verwijderd van oxideerbare materialen. Het is irriterend voor huid en slijmvliezen, mag niet worden ingeslikt en is giftig voor het lichaam.

toepassingen

Picrinezuur is op grote schaal gebruikt in onderzoek, chemie, industrie en het leger.

onderzoek

Bij gebruik als een fixeermiddel van cellen en weefsels, verbetert het de resultaten van de kleuring hiervan met zure kleurstoffen. Het gebeurt met trichrome kleuringsmethoden. Nadat het weefsel met formaline is gefixeerd, wordt een nieuwe fixatie met pikrinezuur aanbevolen.

Op deze manier is een intense en zeer heldere kleuring van de weefsels gegarandeerd. Goede resultaten worden niet verkregen met basische kleurstoffen. Er moeten echter voorzorgsmaatregelen worden genomen, omdat pikrinezuur DNA kan hydrolyseren als er te veel tijd over is.

Organische chemie

-In de organische chemie wordt het gebruikt als alkalische plaatjes voor het uitvoeren van identificatie en analyse van verschillende stoffen.

-Het wordt gebruikt in de analytische chemie van metalen.

-In klinische laboratoria wordt het gebruikt voor de bepaling van serum- en urinaire creatininespiegels.

-Het is ook gebruikt in sommige van de reagentia die worden gebruikt voor de analyse van glucosewaarden.

In de industrie

-Op het niveau van de fotografische industrie is picrinezuur gebruikt als een sensibilisator in fotografische emulsies. Het is onderdeel geweest van de ontwikkeling van producten zoals pesticiden, sterke insecticiden, onder anderen.

-Picrinezuur wordt gebruikt voor het synthetiseren van andere chemische tussenproducten zoals chloorpicrine en picraminezuur. Sommige geneesmiddelen en kleurstoffen voor de leerindustrie zijn ontwikkeld uit deze verbindingen.

-Picrinezuur werd gebruikt voor de behandeling van brandwonden, als antiseptische en andere aandoeningen, voordat de toxiciteit ervan werd aangetoond.

-Belangrijk onderdeel vanwege de explosieve aard ervan bij het maken van lucifers en batterijen.

Militaire toepassingen

-Vanwege de hoge explosiviteit van pikrinezuur is het gebruikt in munitiefabrieken voor militaire wapens.

-Geperst en gesmolten picrinezuur is gebruikt in artilleriegranaten, granaten, bommen en mijnen.

-Het ammoniumzout van pikrinezuur is als explosief gebruikt, het is zeer krachtig maar minder stabiel dan TNT. Voor een tijd werd het gebruikt als een onderdeel van de brandstof van de raketten.

toxiciteit

Het is bewezen zeer toxisch te zijn voor het menselijk lichaam en in het algemeen voor alle levende wezens.

Het wordt aanbevolen om de inademing en inslikken te voorkomen vanwege de acute orale toxiciteit. Het veroorzaakt ook mutatie in micro-organismen. Presenteert toxische effecten op dieren in het wild, zoogdieren en in het algemeen in het milieu.

referenties

1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. Aminen. (10^th editie.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organische chemie (Zesde editie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2018). Picrinezuur. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
4. Purdue University. (2004). Picrinezuurexplosie. Teruggeplaatst van: chemed.chem.purdue.edu
5. Crystallography 365-project. (10 februari 2014). Minder dan mellow yellow - de structuur van pikrinezuur. Teruggeplaatst van: crystallography365.wordpress.com
6.  PubChem. (2019). Picric Acid Teruggeplaatst van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Baker, J.R. (1958). Picric Acid Methuen, Londen, VK.