Struktura, sinteza, lastnosti in uporaba pikrinske kisline



The pikrinska kislina je zelo nitrirana organska kemična spojina, katere ime IUPAC je 2,4,6-trinitrofenol. Njegova molekularna formula je C6H2(NO2)3OH. Je zelo kislinski fenol in ga lahko najdemo kot natrijev, amonijev ali kalijev pikrat; to je v svoji ionski obliki C6H2(NO2)3ONa.

Je trden močan okus grenkega in od tam izvira svoje ime, iz grške besede 'prikos', kar pomeni grenak. Najdemo ga kot mokri rumeni kristali. Njegovo sušenje ali dehidracija je nevarno, saj povečuje nestabilne lastnosti, zaradi katerih je eksploziven.

Zgoraj je molekula pikrinske kisline. Na sliki je težko prepoznati vezi in atome, ker to ustreza predstavitvi njene Van der Waalsove površine. Molekularna struktura je podrobneje obravnavana v naslednjem poglavju.

Iz pikrinske kisline se sintetizirajo nekatere vmesne spojine, različne pikratne soli in kompleksi pikrinske kisline..

Pikrinska kislina se uporablja kot osnova za sintezo rumenih trajnih barvil. Nekateri patologi in raziskovalci jo uporabljajo pri fiksiranju ali obarvanju tkivnih odsekov in drugih imunohistokemičnih procesov.

Zelo je koristen pri pripravi farmacevtskih izdelkov. Poleg tega se uporablja pri izdelavi šibic ali šibov in eksplozivov. Uporablja se tudi za graviranje kovin, izdelavo barvnega stekla in za kolorimetrično določanje bioloških parametrov, kot je kreatinin.

Po drugi strani pa pikrinska kislina draži kožo, ko pride v stik s kožo, z dihalno, očesno in prebavno sluznico. Poleg poškodbe kože lahko med drugimi organi močno prizadene tudi ledvice, kri in jetra.

Indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Kislinski fenol
    • 1.2 Kristalna struktura
  • 2 Povzetek
    • 2.1 Neposredno nitriranje fenola
  • 3 Fizikalne in kemijske lastnosti
    • 3.1 Molekularna teža
    • 3.2 Fizični izgled
    • 3.3 Vonj
    • 3.4 Okus
    • 3.5 Tališče
    • 3.6 Vrelišče
    • 3.7 Gostota
    • 3.8 Topnost
    • 3.9 Korozivnost
    • 3,10 pKa
    • 3.11 Nestabilnost
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Raziskave
    • 4.2 Organska kemija
    • 4.3 V industriji
    • 4.4 Vojaške aplikacije
  • 5 Strupenost
  • 6 Reference

Struktura

Na zgornji sliki so podrobneje prikazane vse povezave in struktura same molekule pikrinske kisline. Sestoji iz fenola s tremi nitro substituenti.

Vidimo lahko, da v skupinah NO2 atom dušika ima pozitivno delno naboj in zato zahteva elektronsko gostoto okolice. Aromatski obroč pritegne elektrone k sebi in pred tremi NO2 na koncu se odreče delu lastne elektronske gostote.

Posledica tega je, da kisik OH skupine bolj deli en od svojih prostih elektronskih parov, da oskrbuje elektronski primanjkljaj, ki ga trpi obroč; in pri tem se oblikuje povezava C = O+-H. Ta delna obremenitev s kisikom oslabi vez O-H in poveča kislost; to pomeni, da se sprosti kot vodikov ion, H+.

Kislinski fenol

Zato je ta spojina izjemno močna (in reaktivna) kislina, celo več kot sama ocetna kislina. Vendar je spojina resnično fenol, katere kislost presega kislino drugih fenolov; zaradi, kot je pravkar omenjeno, substituentov NO2.

Zato, ker je fenol, OH skupina ima prednost in usmerja oštevilčenje v strukturi. Trije NE2 Nahajajo se v ogljikovih atomih 2, 4 in 6 aromatskega obroča glede na OH. Zato je nomenklatura IUPAC za to spojino: 2,4,6-trinitrofenol (TNP, za akronim v angleščini).

Če skupine niso bile2, ali če bi bilo v obroču manjše število, bi O-H vez manj oslabila, zato bi imela spojina nižjo kislost.

Kristalna struktura

Molekule pikrinske kisline so razporejene tako, da dajejo prednost njihovim intermolekularnim interakcijam; bodisi za tvorbo vodikovih mostov med OH in NO skupinami2, dipol-dipolske sile ali elektrostatične odbojnosti med pomanjkljivimi območji elektronov.

Pričakujemo lahko, da skupine NE2 medsebojno se odbijajo in so usmerjeni k sosednjim aromatičnim obročem. Tudi obročki se ne morejo poravnati drug nad drugim s povečanjem elektrostatičnih odbojnosti.

Produkt vseh teh interakcij, pikrinska kislina uspe tvoriti tridimenzionalno omrežje, ki definira kristal; katerih enotna celica ustreza kristalnemu sistemu ortorombskega tipa.

Sinteza

Sprva je bila sintetizirana iz naravnih spojin, kot so derivati ​​živalskega roga, naravne smole, med drugim. Od leta 1841 se fenol uporablja kot predhodnik pikrinske kisline po več poteh ali različnih kemijskih postopkih.

Kot že rečeno, je eden najbolj kislih fenolov. Da bi jo sintetizirali, je najprej potrebno, da se fenol izpostavi procesu sulfonacije, čemur sledi postopek nitriranja.

Sulfoniranje brezvodnega fenola se izvaja z obdelavo fenola z dimno žveplovo kislino z aromatičnimi elektrofilnimi substitucijami H s sulfonatnimi skupinami, SO.3H, v -ortnem položaju in -za OH skupino.

Pri tem produktu se izvaja 2,4-fenoldisulfonska kislina, postopek nitriranja, ki se obdeluje s koncentrirano dušikovo kislino. Pri tem sta dve skupini SO3H nadomestijo z nitro skupinami, NO2, in tretji vstopi v drugo nitro pozicijo. Naslednja kemijska enačba ponazarja to: \ t

Neposredno nitriranje fenola

Proces nitriranja fenola ne moremo izvajati neposredno, ker nastajajo velike molekularne mase. Ta metoda sinteze zahteva zelo skrbno kontrolo temperature, saj je zelo eksotermna:

Pikrinsko kislino lahko dobimo z direktnim nitriranjem 2,4-dinitrofenola z dušikovo kislino.

Druga oblika sinteze je obdelava benzena z dušikovo kislino in živosrebrovim nitratom.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Molekularna teža

229,104 g / mol.

Fizični izgled

Masa ali rumena suspenzija vlažnih kristalov.

Vonj

Brez vonja.

Okus

To je zelo grenko.

Tališče

122,5 ° C.

Vrelišče

300 ° C. Toda ko se topi, eksplodira.

Gostota

1,77 g / ml.

Topnost

Je spojina, ki je zmerno topna v vodi. To je zato, ker njihove OH in NO skupine2 lahko medsebojno delujejo z vodnimi molekulami prek vodikovih vezi; čeprav je aromatski obroč hidrofoben in je zato njegova topnost oslabljena.

Jedkost

Pikrinska kislina je jedka na splošno za kovine, razen za kositer in aluminij.

pKa

0,38. Je močna organska kislina.

Nestabilnost

Za pikrinsko kislino so značilne nestabilne lastnosti. Predstavlja tveganje za okolje, je nestabilno, eksplozivno in strupeno.

Shranjujte tesno zaprto, da se izognete dehidraciji, saj je pikrinska kislina zelo eksplozivna, če se posuši. S svojo brezvodno obliko moramo biti zelo previdni, saj je zelo občutljiva na trenje, udarce in toploto.

Pikrinsko kislino shranjujte na zračnih, hladnih mestih, stran od materialov, ki se ne oksidirajo. Draži kožo in sluznico, je ne smete pogoltniti in je strupena za telo.

Uporabe

Pikrinska kislina se pogosto uporablja v raziskavah, kemiji, industriji in vojski.

Preiskava

Ko se uporablja kot fiksativ celic in tkiv, izboljša rezultate obarvanja teh s kislimi barvami. To se zgodi s trikromnimi barvnimi metodami. Po fiksiranju tkiva s formalinom priporočamo novo fiksacijo s pikrinsko kislino.

Tako je zagotovljena intenzivna in zelo svetla obarvanost tkiv. Dobrih rezultatov z osnovnimi barvili ni. Vendar pa je treba sprejeti previdnostne ukrepe, saj lahko pikrinska kislina hidrolizira DNA, če ostane preveč časa.

Organska kemija

-V organski kemiji se uporablja kot alkalni pikrat za identifikacijo in analizo različnih snovi.

-Uporablja se v analitični kemiji kovin.

-V kliničnih laboratorijih se uporablja za določanje koncentracije kreatinina v serumu in urinu.

-Uporabljen je bil tudi pri nekaterih reagentih, ki se uporabljajo za analizo ravni glukoze.

V industriji

-Na ravni fotografske industrije je bila pikrinska kislina uporabljena kot senzibilizator v fotografskih emulzijah. Med drugim je del razvoja izdelkov, kot so pesticidi, močni insekticidi.

-Pikrinska kislina se uporablja za sintezo drugih vmesnih kemijskih spojin, kot sta npr. Kloropikrin in pikramska kislina. Iz teh spojin so razvili nekatera zdravila in barvila za usnjarsko industrijo.

-Pikrinska kislina se je uporabljala pri zdravljenju opeklin, kot antiseptičnih in drugih pogojev, preden je bila dokazana njegova toksičnost..

-Pomembna komponenta zaradi svoje eksplozivne narave pri izdelavi vžigalic in baterij.

Vojaške aplikacije

-Zaradi visoke eksplozivnosti pikrinske kisline se je uporabljala v vojaških strelivih za orožje.

-Stisnjena in stopljena pikrinska kislina je bila uporabljena v topniških lupinah, granatah, bombah in minah.

-Amonijeva sol pikrinske kisline je bila uporabljena kot eksploziv, zelo močna, vendar manj stabilna kot TNT. Nekaj ​​časa je bil uporabljen kot sestavni del raketnega goriva.

Strupenost

Dokazano je, da je zelo strupen za človeško telo in na splošno za vsa živa bitja.

Zaradi akutne oralne toksičnosti se je priporočljivo izogibati vdihavanju in zaužitju. Povzroča tudi mutacije v mikroorganizmih. Predstavlja strupene učinke na prosto živeče živali, sesalce in na splošno v okolju.

Reference

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini (10th izdaja.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Organska kemija (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
  3. Wikipedija. (2018). Pikrinska kislina. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  4. Univerza Purdue. (2004). Eksplozija pikrinske kisline. Vzpostavljeno iz: chemed.chem.purdue.edu
  5. Projekt kristalografije 365. (10. februar 2014). Manj od rumenkasto rumene - struktura pikrinske kisline. Vzpostavljeno iz: crystallography365.wordpress.com
  6.  PubChem. (2019). Pikrična kislina Vzpostavljeno iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Baker, J.R. (1958). Pikrična kislina Methuen, London, Velika Britanija.