Структура, синтез, свойства и применение пикриновой кислоты

пикриновая кислота является сильно нитрированным органическим химическим соединением, название которого IUPAC - 2,4,6-тринитрофенол. Молекулярная формула C₆H₂(NO₂)₃ОН. Это очень кислый фенол, и его можно найти в виде пикрата натрия, аммония или калия; то есть в его ионной форме С₆H₂(NO₂)₃ONa.

Это твердое вещество с сильным горьким вкусом, и отсюда его название происходит от греческого слова «prikos», что означает «горький». Это найдено как влажные желтые кристаллы. Его сушка или обезвоживание опасны, так как они увеличивают нестабильные свойства, которые делают его взрывоопасным..

Выше находится молекула пикриновой кислоты. На изображении трудно распознать связи и атомы, потому что это соответствует представлению его поверхности Ван-дер-Ваальса. Молекулярная структура более подробно обсуждается в следующем разделе..

Некоторые промежуточные соединения, различные пикратные соли и комплексы пикриновой кислоты синтезируются из пикриновой кислоты..

Пикриновая кислота используется в качестве основы для синтеза перманентных красителей желтого цвета. Некоторые патологи и исследователи используют его для фиксации или окрашивания срезов тканей и других иммуногистохимических процессов..

Это очень полезно при приготовлении фармацевтических продуктов. Кроме того, он используется при изготовлении спичек или спичек и взрывчатых веществ. Он также используется для гравировки металлов, для изготовления цветного стекла и для колориметрического определения биологических параметров, таких как креатинин..

С другой стороны, пикриновая кислота раздражает, когда она вступает в контакт с кожей, слизистой дыхательных путей, глаз и пищеварительной системы. В дополнение к повреждению кожи, это может серьезно повлиять на почки, кровь и печень, среди других органов.

индекс

• 1 структура
  • 1.1 Кислотный фенол
  • 1.2 Кристаллическая структура
• 2 Резюме
  • 2.1 Прямое нитрование фенола
• 3 Физические и химические свойства
  • 3.1 Молекулярный вес
  • 3.2 Внешний вид
  • 3.3 Запах
  • 3.4 Вкус
  • 3.5 Точка плавления
  • 3.6 Точка кипения
  • 3.7 Плотность
  • 3.8 Растворимость
  • 3.9 Коррозионная активность
  • 3,10 пКа
  • 3.11 Нестабильность
• 4 использования
  • 4.1 Исследования
  • 4.2 Органическая химия
  • 4.3 В промышленности
  • 4.4 Военные применения
• 5 Токсичность
• 6 Ссылки

структура

На верхнем изображении все связи и сама структура молекулы пикриновой кислоты показаны более подробно. Состоит из фенола с тремя нитрозаместителями.

Видно, что в NO группах₂ атом азота имеет положительный частичный заряд, и поэтому требуется электронная плотность его окружения. Но, ароматическое кольцо также притягивает электроны к себе, и до трех NO₂ в конечном итоге он отказывается от части своей электронной плотности.

Как следствие этого, кислород группы ОН имеет тенденцию в большей степени разделять одну из своих свободных электронных пар, чтобы обеспечить дефицит электроники, испытываемый кольцом; и при этом формируется ссылка C = O⁺-H. Эта частичная частичная нагрузка на кислород ослабляет связь O-H и повышает кислотность; то есть он будет выделяться в виде иона водорода, H⁺.

Кислотный фенол

Именно по этой причине это соединение является исключительно сильной (и реакционноспособной) кислотой, даже больше, чем сама уксусная кислота. Однако соединение действительно представляет собой фенол, кислотность которого превосходит кислотность других фенолов; благодаря, как только что упомянуто, заместителям NO₂.

Следовательно, поскольку это фенол, группа ОН имеет приоритет и управляет подсчетом в структуре. Три НЕТ₂ они расположены в атомах углерода 2, 4 и 6 ароматического кольца относительно ОН. Отсюда номенклатура IUPAC для этого соединения: 2,4,6-тринитрофенол (TNP, для его сокращения на английском языке).

Если бы группы не были₂, или если бы их было меньше в кольце, связь О-Н ослабла бы меньше, и, следовательно, соединение имело бы более низкую кислотность.

Кристаллическая структура

Молекулы пикриновой кислоты расположены таким образом, чтобы способствовать их межмолекулярным взаимодействиям; либо для образования водородных мостиков между группами ОН и NO₂, диполь-дипольные силы или электростатические отталкивания между дефектными областями электронов.

Можно ожидать, что группы НЕ₂ они отталкиваются друг от друга и будут ориентированы на соседние ароматические кольца. Кроме того, кольца не могли быть совмещены друг с другом из-за увеличения электростатических отталкиваний.

Продукт всех этих взаимодействий - пикриновая кислота - образует трехмерную сеть, которая определяет кристалл; элементарная ячейка которой соответствует кристаллической системе орторомбического типа.

синтез

Первоначально он был синтезирован из природных соединений, таких как производные рога животных, природные смолы и другие. С 1841 года фенол используется в качестве предшественника пикриновой кислоты по нескольким направлениям или с помощью различных химических процедур..

Как уже говорилось, это один из самых кислых фенолов. Для его синтеза сначала требуется, чтобы фенол прошел процесс сульфирования, а затем процедуру нитрования..

Сульфонирование безводного фенола проводят обработкой фенола дымящей серной кислотой с ароматическими электрофильными заменами H сульфонатными группами SO₃H, в положении -ort и для группы OH.

Для этого продукта, 2,4-фенолдисульфоновой кислоты, проводят процесс нитрования, обрабатывая его концентрированной азотной кислотой. При этом две группы SO₃H замещены нитрогруппами, NO₂, и третий входит в другую нитро позицию. Следующее химическое уравнение иллюстрирует это:

Прямое нитрование фенола

Процесс нитрования фенола не может быть осуществлен напрямую, так как образуются высокомолекулярные гудроны. Этот метод синтеза требует очень тщательного контроля температуры, поскольку он очень экзотермический:

Пикриновая кислота может быть получена путем проведения процесса прямого нитрования 2,4-динитрофенола азотной кислотой.

Другой формой синтеза является обработка бензола азотной кислотой и нитратом ртути..

Физико-химические свойства

Молекулярный вес

229,104 г / моль.

Внешний вид

Массовая или желтая суспензия влажных кристаллов.

запах

Без запаха.

аромат

Это очень горько.

Точка плавления

122,5 ° С.

Точка кипения

300 ° С Но когда он тает, он взрывается.

плотность

1,77 г / мл.

растворимость

Это соединение умеренно растворим в воде. Это потому, что их OH и NO группы₂ они могут взаимодействовать с молекулами воды через водородные связи; хотя ароматическое кольцо является гидрофобным, и, следовательно, его растворимость ухудшается.

коррозионная активность

Пикриновая кислота в целом агрессивна по отношению к металлам, за исключением олова и алюминия.

рКа

0,38. Это сильная органическая кислота.

неустойчивость

Пикриновая кислота характеризуется своими нестабильными свойствами. Он представляет опасность для окружающей среды, является нестабильным, взрывоопасным и токсичным.

Его следует хранить плотно закрытым, чтобы избежать обезвоживания, поскольку пикриновая кислота очень взрывоопасна, если ей дать высохнуть. Надо быть очень осторожным с его безводной формой, потому что он очень чувствителен к трению, ударам и теплу.

Пикриновая кислота должна храниться в вентилируемых, прохладных местах, вдали от окисляемых материалов. Раздражает кожу и слизистые оболочки, не следует проглатывать и токсичен для организма.

приложений

Пикриновая кислота широко использовалась в исследованиях, химии, промышленности и военном деле..

исследование

При использовании в качестве фиксатора клеток и тканей, он улучшает результаты окрашивания их кислотными красителями. Это происходит с помощью трихромных раскрасок. После фиксации ткани формалином рекомендуется новая фиксация пикриновой кислотой.

Таким образом гарантируется интенсивная и очень яркая окраска тканей. Хорошие результаты не достигаются с основными красителями. Однако следует принять меры предосторожности, поскольку пикриновая кислота может гидролизовать ДНК, если остается слишком много времени..

Органическая химия

-В органической химии его используют в качестве щелочных пикратов для идентификации и анализа различных веществ..

-Используется в аналитической химии металлов.

-В клинических лабораториях его используют при определении уровня креатинина в сыворотке и моче.

-Он также использовался в некоторых реагентах, которые используются для анализа уровня глюкозы..

В промышленности

-На уровне фотоиндустрии пикриновая кислота использовалась в качестве сенсибилизатора в фотографических эмульсиях. Это было частью разработки таких продуктов, как пестициды, сильные инсектициды, среди других.

-Пикриновая кислота используется для синтеза других промежуточных химических соединений, таких как, например, хлорпикрин и пикраминовая кислота. Некоторые препараты и красители для кожевенной промышленности были разработаны из этих соединений.

-Пикриновая кислота использовалась для лечения ожогов, как антисептик и другие заболевания, прежде чем была доказана ее токсичность..

-Важный компонент из-за его взрывного характера при изготовлении спичек и батарей.

Военные приложения

-Из-за высокой взрывоопасности пикриновой кислоты, она использовалась на военных заводах оружейных боеприпасов.

-Прессованная и расплавленная пикриновая кислота использовалась в артиллерийских снарядах, гранатах, бомбах и минах.

-Аммониевая соль пикриновой кислоты использовалась как взрывчатое вещество, она очень мощная, но менее стабильная, чем тротил. Какое-то время он использовался как компонент ракетного топлива..

токсичность

Доказано, что он очень токсичен для человеческого организма и вообще для всех живых существ..

Рекомендуется избегать его вдыхания и проглатывания из-за его острой оральной токсичности. Это также вызывает мутации у микроорганизмов. Представляет токсическое воздействие на дикую природу, млекопитающих и в целом на окружающую среду.

ссылки

1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10^го издание.). Wiley Plus.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия (Шестое издание). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2018). Пикриновая кислота Получено с: en.wikipedia.org
4. Университет Пердью. (2004). Взрыв пикриновой кислоты. Получено от: chemed.chem.purdue.edu
5. Кристаллография 365 проект. (10 февраля 2014 г.) Меньше нежно-желтого - структура пикриновой кислоты. Получено из: crystallography365.wordpress.com
6.  PubChem. (2019). Пикриновая кислота Получено из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Бейкер Дж. Р. (1958). Пикриновая кислота Метуэн, Лондон, Великобритания.