ПИКРИНОВАЯ КИСЛОТА: СТРУКТУРА, СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Пикриновая кислота представляет собой органическую химическую высоко нитрованный на имя IUPAC 2,4,6-тринитрофенол есть. Его молекулярная формула - C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ OH. Это очень кислый фенол, его можно найти в виде пикрата натрия, аммония или калия; то есть в ионной форме C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ ONa.

Это твердое вещество с сильным горьким вкусом, отсюда и свое название от греческого слова «прикос», что означает горький. Встречается в виде влажных желтых кристаллов. Его высыхание или обезвоживание опасно, поскольку увеличивает нестабильные свойства, делающие его взрывоопасным.

Молекула пикриновой кислоты. Источник: Иомесус

Молекула пикриновой кислоты показана выше. На изображении сложно распознать связи и атомы, потому что это соответствует представлению его поверхности Ван-дер-Ваальса. В следующем разделе молекулярная структура рассматривается более подробно.

Из пикриновой кислоты синтезируются некоторые промежуточные соединения, различные пикратные соли и комплексы пикриновой кислоты.

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

Это очень полезно при производстве фармацевтических продуктов. Кроме того, он используется при производстве спичек или спичек и взрывчатки. Он также используется для травления металлов, изготовления цветного стекла и для колориметрического определения биологических параметров, таких как креатинин.

С другой стороны, пикриновая кислота вызывает раздражение при попадании на кожу, слизистую оболочку дыхательных путей, глаз и пищеварительного тракта. Помимо повреждения кожи, он может серьезно повлиять на почки, кровь, печень и другие органы.

Структура

Структура и формальные заряды в пикриновой кислоте. Источник: CVF-PS

На изображении выше более подробно показаны все связи и сама структура молекулы пикриновой кислоты. Он состоит из фенола с тремя нитрозаместителями.

Можно видеть, что в группах NO ₂ атом азота имеет положительный частичный заряд и, следовательно, требует электронной плотности своего окружения. Но ароматическое кольцо также притягивает электроны к себе, и перед тремя NO _{2 оно в} конечном итоге теряет часть своей электронной плотности.

Как следствие этого, кислород группы ОН имеет тенденцию больше делить одну из своих свободных электронных пар для восполнения электронного дефицита, испытываемого кольцом; и при этом образуется связь C = O ⁺ -H. Этот частичный положительный заряд кислорода ослабляет связь ОН и увеличивает кислотность; то есть он будет высвобожден в виде иона водорода H ⁺ .

Кислый фенол

По этой причине это соединение является исключительно сильной (и реактивной) кислотой, даже в большей степени, чем сама уксусная кислота. Однако это соединение на самом деле представляет собой фенол, кислотность которого превосходит кислотность других фенолов; из-за, как только что упоминалось, заместителей NO ₂ .

Следовательно, поскольку это фенол, группа ОН имеет приоритет и направляет нумерацию в структуре. Три NO ₂ расположены у атомов углерода 2, 4 и 6 ароматического кольца по отношению к ОН. Отсюда номенклатура этого соединения IUPAC: 2,4,6-тринитрофенол (TNP).

Если бы групп NO _{2 не было} или если бы их было меньшее количество в кольце, связь ОН ослаблялась бы меньше, и, следовательно, соединение имело бы меньшую кислотность.

Кристальная структура

Молекулы пикриновой кислоты расположены таким образом, что способствуют их межмолекулярным взаимодействиям; либо для водородной связи между _{группами} OH и NO ₂ , диполь-дипольных сил или электростатического отталкивания между электронно-дефицитными областями.

Можно ожидать, что группы NO ₂ отталкиваются друг от друга и ориентируются в направлении соседних ароматических колец. Кроме того, кольца не могли выровняться друг над другом из-за повышенного электростатического отталкивания.

Продукт всех этих взаимодействий пикриновой кислоте удается сформировать трехмерную сеть, которая определяет кристалл; элементарная ячейка которого соответствует кристаллической системе орторомбического типа.

Синтез

Первоначально он был синтезирован из природных соединений, таких как производные рога животных, природные смолы и другие. Начиная с 1841 года фенол использовался в качестве предшественника пикриновой кислоты различными способами или различными химическими методами.

Как уже было сказано, это один из самых кислых фенолов. Для его синтеза фенол сначала проходит процесс сульфирования, а затем процесс нитрования.

Сульфирование безводного фенола проводят обработкой фенола дымящей серной кислотой, при которой происходят электрофильные ароматические замещения H сульфонатными группами, SO ₃ H, в -орто и -пара положениях по отношению к группе ОН.

Этот продукт, 2,4-фенолдисульфоновая кислота, проходит процесс нитрования, обрабатывая его концентрированной азотной кислотой. При этом две группы SO ₃ H заменяются нитрогруппами NO ₂ , а третья входит в другое нитро-положение. Следующее химическое уравнение иллюстрирует это:

Нитрование 2,4-фенолдисульфоновой кислоты. Источник: Габриэль Боливар.

Прямое нитрование фенола

Процесс нитрования фенола нельзя проводить напрямую, так как образуются высокомолекулярные смолы. Этот метод синтеза требует очень тщательного контроля температуры, поскольку он очень экзотермичен:

Прямое фенольное нитрование. Источник: akane700

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

Другой способ синтеза - обработка бензола азотной кислотой и нитратом ртути.

Физические и химические свойства

Молекулярный вес

229,104 г / моль.

Внешность

Желтая масса или взвесь влажных кристаллов.

запах

Без запаха.

Вкус

Это очень горько.

Температура плавления

122,5 ° С.

Точка кипения

300 ° С. Но когда тает, то взрывается.

плотность

1,77 г / мл.

Растворимость

Это умеренно растворимое в воде соединение. Это потому, что их группы ОН и NO ₂ могут взаимодействовать с молекулами воды через водородные связи; хотя ароматическое кольцо гидрофобно и, следовательно, ухудшает его растворимость.

Коррозионная

Пикриновая кислота обычно вызывает коррозию металлов, за исключением олова и алюминия.

рКа

0,38. Это сильная органическая кислота.

нестабильность

Пикриновая кислота отличается нестабильными свойствами. Он представляет опасность для окружающей среды, нестабилен, взрывоопасен и токсичен.

Его следует хранить плотно закрытым, чтобы избежать обезвоживания, поскольку пикриновая кислота очень взрывоопасна, если дать ей высохнуть. Следует проявлять особую осторожность с его безводной формой, потому что он очень чувствителен к трению, ударам и нагреванию.

Пикриновую кислоту следует хранить в прохладном, вентилируемом месте, вдали от окисляющихся материалов. Он вызывает раздражение при контакте с кожей и слизистыми оболочками, его нельзя проглатывать, он токсичен для организма.

Приложения

Пикриновая кислота широко используется в исследованиях, химии, промышленности и в армии.

изучение

При использовании в качестве фиксатора клеток и тканей улучшает результаты окрашивания их кислотными красителями. Так бывает с методами окрашивания трихромом. После фиксации ткани формалином рекомендуется новая фиксация пикриновой кислотой.

Это гарантирует насыщенную и очень яркую окраску тканей. С основными красителями хороших результатов не получится. Однако следует соблюдать меры предосторожности, поскольку пикриновая кислота может гидролизовать ДНК, если оставить ее слишком долго.

Органическая химия

-В органической химии он используется как щелочные пикраты для идентификации и анализа различных веществ.

-Он используется в аналитической химии металлов.

-В клинических лабораториях он используется для определения уровня креатинина в сыворотке и моче.

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

В индустрии

-На уровне фотоиндустрии пикриновая кислота используется в качестве сенсибилизатора в фотоэмульсиях. Он был частью производства таких продуктов, как пестициды, сильнодействующие инсектициды и другие.

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

-Пикриновую кислоту начали использовать при лечении ожогов, в качестве антисептика и других средств, прежде чем ее токсичность стала очевидной.

-Важный компонент из-за его взрывоопасности при производстве спичек и батарей.

Военное применение

-Из-за высокой взрывоопасности пикриновая кислота использовалась на заводах по производству боеприпасов для военного оружия.

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

-Аммонийная соль пикриновой кислоты использовалась в качестве взрывчатого вещества, она очень мощная, но менее стабильна, чем тротил. Какое-то время его использовали как компонент ракетного топлива.

токсичность

Было доказано, что он очень токсичен для человеческого организма и в целом для всех живых существ.

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

Ссылки

1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10- ^е изд.). Wiley Plus.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
3. Wikipedia. (2018). Пикриновая кислота. Получено с: en.wikipedia.org
4. Университет Пердью. (2004). Взрыв пикриновой кислоты. Получено с: chemed.chem.purdue.edu
5. Проект «Кристаллография 365». (10 февраля 2014 г.). Менее нежно-желтого - структура пикриновой кислоты. Получено с: crystallography365.wordpress.com
6. PubChem. (2019). Пикриновая кислота. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Бейкер, младший (1958). Пикриновая кислота. Метуэн, Лондон, Великобритания.