Picrinsyra - Picric acid
|
|
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Föredraget IUPAC -namn
2,4,6-trinitrofenol |
|
|
Systematiskt IUPAC -namn
2,4,6-trinitrobenzenol |
|
| Andra namn
Picrinsyra
Karbazotsyra Fenoltrinitrat Picronitrinsyra Trinitrofenol 2,4,6-Trinitro-1-fenol 2-Hydroxy-1,3,5-trinitrobensen TNP Melinit Lyddit |
|
| Identifierare | |
|
3D -modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| ECHA InfoCard |
100.001.696 
|
|
PubChem CID
|
|
| RTECS -nummer | |
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| C 6 H 3 N 3 O 7 | |
| Molmassa | 229,10 g · mol −1 |
| Utseende | Färglös till gul fast |
| Densitet | 1.763 g · cm −3 , fast |
| Smältpunkt | 122,5 ° C (252,5 ° F; 395,6 K) |
| Kokpunkt | > 300 ° C (572 ° F; 573 K) Detonerar |
| 12,7 g · L −1 | |
| Ångtryck | 1 mmHg (195 ° C) |
| Surhet (p K a ) | 0,38 |
| -84,34 · 10 −6 cm 3 /mol | |
| Faror | |
| Huvudsakliga faror | explosiv |
   
|
|
| R-fraser (föråldrade) | R1 R4 R11 R23 R24 R25 |
| S-fraser (föråldrade) | S28 S35 S37 S45 |
| NFPA 704 (eldiamant) | |
| Flampunkt | 150 ° C; 302 ° F; 423 K |
| Dödlig dos eller koncentration (LD, LC): | |
|
LD Lo ( lägst publicerad )
|
100 mg/kg (marsvin, oralt) 250 mg/kg (katt, oralt) 120 mg/kg (kanin, oral) |
| NIOSH (amerikanska hälsoexponeringsgränser): | |
|
PEL (tillåtet)
|
TWA 0,1 mg/m 3 [hud] |
|
REL (rekommenderas)
|
TWA 0,1 mg/m 3 ST 0,3 mg/m 3 [hud] |
|
IDLH (Omedelbar fara)
|
75 mg/m 3 |
| Explosiva data | |
| Detonationshastighet | 7 350 m · s −1 vid ρ 1,70 |
| RE -faktor | 1,20 |
|
Om inte annat anges, ges data för material i deras standardtillstånd (vid 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 verifiera ( vad är ?)
  |
|
| Infobox -referenser | |
Picrinsyra är en organisk förening med formeln (O 2 N) 3 C 6 H 2 OH. Dess IUPAC-namn är 2,4,6-trinitrofenol ( TNP ). Namnet "picric" kommer från det grekiska ordet πικρός ( pikros ), som betyder "bitter", på grund av dess bittra smak. Det är en av de suraste fenolerna . Liksom andra starkt nitrerade organiska föreningar är pikrinsyra ett sprängämne , vilket är dess främsta användning. Det har också använts som medicin (antiseptisk, brännskador) och som ett färgämne.
Historia
Picrinsyra nämndes förmodligen först i Johann Rudolf Glaubers alkemiska skrifter . Ursprungligen gjordes det av nitreringsämnen som djurhorn, siden , indigo och naturharts , syntesen från indigo utfördes först av Peter Woulfe under 1771. Den tyska kemisten Justus von Liebig hade döpt pikrinsyra Kohlenstickstoffsäure (återgiven på franska som syra carboazotique ). Picrinsyra fick det namnet av den franska kemisten Jean-Baptiste Dumas 1841. Dess syntes från fenol och korrekt bestämning av dess formel uppnåddes under 1841. År 1799 producerade den franske kemisten Jean-Joseph Welter (1763–1852). pikrinsyra genom att behandla siden med salpetersyra; han fann att kaliumpikrat kan explodera. Först 1830 tänkte kemister att använda pikrinsyra som sprängämne . Innan dess antog kemister att endast salterna av pikrinsyra var explosiva, inte själva syran. År 1871 bevisade Hermann Sprengel att det kunde detoneras och de flesta militära makter använde pikrinsyra som deras främsta högexplosiva material. Picrinsyra används också i analytisk kemi av metaller, malmer och mineraler.
Picrinsyra var den första starkt explosiva nitrerade organiska föreningen som allmänt ansågs lämplig för att motstå chocken vid avfyrning i konventionellt artilleri . Nitroglycerin och nitrocellulosa (guncotton) var tillgängliga tidigare men chockkänslighet orsakade ibland detonation i ett artillerifat vid avfyrningstillfället. År 1885 patenterade den franska kemisten Eugène Turpin , baserat på Hermann Sprengels forskning, användningen av pressad och gjuten pikrinsyra i sprängladdningar och artilleri . År 1887 antog den franska regeringen en blandning av pikrinsyra och guncotton med namnet Melinite . År 1888 började Storbritannien tillverka en mycket liknande blandning i Lydd , Kent, med namnet Lyddite . Japan följde med en "förbättrad" formel som kallas Shimose -pulver . År 1889 började ett liknande material, en blandning av ammoniumkresylat med trinitrocresol , eller ett ammoniumsalt av trinitrocresol, tillverkas med namnet ecrasite i Österrike-Ungern . År 1894 tillverkade Ryssland artilleriskal fyllda med pikrinsyra. Ammoniumpikrat (känt som Dunnite eller explosivt D ) användes av USA från och med 1906. Skal som är fyllda med pikrinsyra blir dock instabila om föreningen reagerar med metallskal eller fusionshöljen för att bilda metallpikrater som är känsligare än föräldern fenol. Kikronsyrans känslighet demonstrerades av Halifax -explosionen . Picrinsyra användes i slaget vid Omdurman , andra boerkriget , det rysk-japanska kriget och första världskriget . Tyskland började fylla artilleriskal med trinitrotoluen (TNT) 1902. Toluen var mindre lättillgängligt än fenol, och TNT är mindre kraftfull än pikrinsyra, men förbättrad säkerhet vid tillverkning och lagring av ammunition orsakade ersättning av pikrinsyra med TNT för de flesta militära ändamål mellan världskriget.
Ansträngningar för att kontrollera tillgängligheten av fenol , föregångaren till pikrinsyra, betonar dess betydelse i första världskriget . Tyskarna rapporteras ha köpt amerikanska leveranser av fenol och konverterat det till acetylsalicylsyra , dvs aspirin , för att hålla det från de allierade. Se Great Fenol Plot . Vid den tiden var fenol erhållen från kol som en sam-produkt av koksugnar och för tillverkning av gas för gas belysning . Laclede Gas rapporterar om att bli ombedd att utöka produktionen av fenol (och toluen ) för att hjälpa krigsinsatsen. Både Monsanto och Dow Chemical började tillverka syntetisk fenol 1915, med Dow som huvudproducent. Dow beskriver pikrinsyra som "det viktigaste slagfältsprängämnet som fransmännen använde. Stora mängder [fenol] gick också till Japan, där det gjordes till pikrinsyra som såldes till ryssarna."
Thomas Edison behövde fenol för att tillverka fonografskivor . Han svarade genom att genomföra produktion av fenol vid sin Silver Lake, NJ, anläggning med processer som utvecklats av hans kemister. Han byggde två anläggningar med en kapacitet på sex ton fenol per dag. Produktionen började den första veckan i september, en månad efter att fientligheterna började i Europa. Han byggde två fabriker för att producera råvara bensen i Johnstown, PA och Bessemer, AL , som ersätter leveranser tidigare från Tyskland. Edison tillverkade också anilinfärger , som tidigare hade levererats av det tyska färgämnesföretaget . Andra produkter från krigstiden inkluderar xylen , p-fenylendiamin , shellack och pyrax . Krigsbrist gjorde dessa satsningar lönsamma. År 1915 var hans produktionskapacitet fullt ut förbunden i mitten av året.
Syntes
Den aromatiska ringen av fenol aktiveras mot elektrofila substitutionsreaktioner, och försök till nitrering av fenol , även med utspädd salpetersyra, resulterar i bildandet av tjärar med hög molekylvikt. För att minimera dessa sidoreaktioner sulfoneras vattenfri fenol med rykande svavelsyra och den resulterande p -hydroxifenylsulfonsyran nitreras sedan med koncentrerad salpetersyra . Under denna reaktion införs nitrogrupper och sulfonsyragruppen förskjuts. Reaktionen är mycket exoterm och noggrann temperaturkontroll krävs. En annan metod för pikrinsyrasyntes är direkt nitrering av 2,4-Dinitrofenol med salpetersyra. Det kristalliserar i den ortorombiska rymdgruppen Pca 2 1 med a = 9,13 Å, b = 18,69 Å, c = 9,79 Å och α = β = γ = 90 °.
Användningsområden
Den överlägset största användningen har varit i ammunition och sprängämnen. Explosivt D , även känt som Dunnite, är ammoniumsaltet av pikrinsyra. Dunnite är kraftfullare men mindre stabil än den vanligare explosiva TNT (som produceras i en liknande process som pikrinsyra men med toluen som råvara). Picramid, bildad genom aminering av pikrinsyra (börjar vanligtvis med Dunnite), kan amineras ytterligare för att producera det mycket stabila explosiva TATB .
Det har funnits viss användning inom organisk kemi för framställning av kristallina salter av organiska baser (picrates) för identifiering och karakterisering.
Inom metallurgi har en 4% pikrinsyra i etanoletsning som kallas "picral" vanligen använts i optisk metallografi för att avslöja tidigare austenitkorngränser i ferritiska stål. Farorna i samband med pikrinsyra har inneburit att den till stor del har ersatts med andra kemiska etsmedel. Det används dock fortfarande för att etsa magnesiumlegeringar, såsom AZ31.
Bouin-lösning är ett vanligt pikrinsyra-syrainnehållande fixativ lösning som används för histologi prover. Det förbättrar färgningen av sura färgämnen, men det kan också resultera i hydrolys av eventuellt DNA i provet.
Klinisk kemi laboratorietester använder picrinsyra för Jaffe -reaktionen för att testa för kreatinin . Det bildar ett färgat komplex som kan mätas med hjälp av spektroskopi.
Picrinsyra bildar röd isopurpurat med vätecyanid (HCN). Genom fotometrisk mätning av den resulterande färgämnet kan pikrinsyra användas för att kvantifiera vätecyanid.
Under början av 1900 -talet användes pikrinsyra för att mäta blodsockernivån . När glukos, pikrinsyra och natriumkarbonat kombineras och upphettas, bildas en karakteristisk röd färg. Med en kalibrerande glukoslösning kan den röda färgen användas för att mäta de tillsatta glukosnivåerna. Detta är känt som Lewis och Benedict -metoden för att mäta glukos.
Mycket mindre vanligt har våt pikrinsyra använts som hudfärg eller tillfälligt märkesmedel. Det reagerar med proteiner i huden för att ge en mörkbrun färg som kan vara så lång som en månad.
Under början av 1900 -talet lagrades pikrinsyra på apotek som ett antiseptiskt medel och som behandling för brännskador , malaria , herpes och vattkoppor . Picrinsyra-genomblöt gasväv fanns också vanligtvis i första hjälpen-kit från den perioden som en brännskador. Det användes särskilt för behandling av brännskador som drabbades av offren för Hindenburg -katastrofen 1937. Picrinsyra användes också som behandling för skyttegrav som drabbades av soldater som var stationerade på västfronten under första världskriget .
Picrinsyra har använts i många år av flugbindare för att färga mullvadskinn och fjädrar en mörk olivgrön för användning som fiskedrag. Dess popularitet har dämpats av dess giftiga natur.
Säkerhet
Moderna säkerhetsåtgärder rekommenderar att picrinsyra förvaras vått för att minimera risken för explosion. Torr pikrinsyra är relativt känslig för stötar och friktion , så laboratorier som använder den lagrar den i flaskor under ett lager vatten , vilket gör den säker. Glas- eller plastflaskor krävs, eftersom pikrinsyra lätt kan bilda metallpikratsalter som är ännu känsligare och farligare än själva syran. Industriellt är pikrinsyra särskilt farligt eftersom det är flyktigt och långsamt sublimerar även vid rumstemperatur. Med tiden kan uppbyggnad av pikrater på exponerade metallytor utgöra en explosionsrisk.
Picrinsyra -gasväv, om det finns i antika första hjälpen -kit, utgör en säkerhetsrisk eftersom pikrinsyra av den årgången (60–90 år gammal) kommer att ha kristalliserats och vara instabil och kan ha bildat metallpikrater från lång lagring i en metall första hjälpen fall.
Bombavfallsenheter uppmanas ofta att avyttra pikrinsyra om den har torkat ut. I USA försökte man ta bort torkade pikrinsyrabehållare från gymnasielaboratorier under 1980 -talet.
Ammunition som innehåller pikrinsyra kan hittas i sjunkna krigsfartyg . Uppbyggnaden av metallpikrater över tid gör dem stötkänsliga och extremt farliga. Det rekommenderas att skeppsvrak som innehåller sådan ammunition inte störs på något sätt. Faran kan avta när skalen blir tillräckligt korroderade för att släppa in havsvatten eftersom dessa material är vattenlösliga. För närvarande finns det olika fluorescerande sonder för att avkänna och detektera pikrinsyra i mycket liten mängd.
Se även
- Shellit (sprängämne) , ett explosiv innehållande pikrinsyra, som tidigare användes i marinskal.
- Tabell över explosiva detonationshastigheter
- RE -faktor
- Verhoeffs fläck
Referenser
Vidare läsning
- Albright, Richard (2011). Sanering av kemiska och explosiva ammunition: Plats, identifiering och miljösanering . William Andrew.
- Brown, David K .; McCallum, Iain (2001). "Ammunitionsexplosioner under första världskriget". Krigsfartyg International . International Naval Research Organization. XXXVIII (1): 58–69. ISSN 0043-0374 .
- Cooper, Paul W., Explosives Engineering , New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8
- CDC - NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards