PICRINEZUUR: STRUCTUUR, SYNTHESE, EIGENSCHAPPEN EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het picrinezuur is een organische chemische stof die sterk genitreerd is en de IUPAC-naam 2,4,6-trinitrofenol is. Zijn moleculaire formule is C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ OH. Het is een zeer zuur fenol en kan worden gevonden als natrium-, ammonium- of kaliumpicraat; dat wil zeggen, in zijn ionische vorm C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ ONa.

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

Picrinezuur molecuul. Bron: Iomesus

Het picrinezuurmolecuul wordt hierboven weergegeven. In de afbeelding zijn de bindingen en de atomen moeilijk te herkennen omdat dit overeenkomt met de weergave van het oppervlak van Van der Waals. In het volgende gedeelte wordt de moleculaire structuur meer in detail besproken.

Van picrinezuur worden enkele tussenproducten, verschillende picraatzouten en picrinezuurcomplexen gesynthetiseerd.

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

Het is erg handig bij de productie van farmaceutische producten. Bovendien wordt het gebruikt bij de productie van lucifers of lucifers en explosieven. Het wordt ook gebruikt om metalen te etsen, gekleurd glas te maken en bij de colorimetrische bepaling van biologische parameters zoals creatinine.

Aan de andere kant is picrinezuur irriterend als het in contact komt met de huid, het ademhalings-, oog- en spijsverteringsslijmvlies. Behalve dat het de huid beschadigt, kan het onder meer de nieren, het bloed en de lever ernstig aantasten.

Structuur

Structuur en formele ladingen in picrinezuur. Bron: Cvf-ps

De afbeelding hierboven toont alle bindingen en de structuur zelf van het picrinezuurmolecuul in meer detail. Het bestaat uit een fenol met drie nitrosubstituenten.

Het is te zien dat in de NO ₂ -groepen het stikstofatoom een ​​positieve deellading heeft en daarom de elektronendichtheid van zijn omgeving vereist. Maar de aromatische ring trekt ook de elektronen naar zich toe, en vóór de drie NO _{2 geeft hij} uiteindelijk een deel van zijn eigen elektronische dichtheid op.

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

Zure fenol

Om deze reden is deze verbinding een uitzonderlijk sterk (en reactief) zuur, meer nog dan azijnzuur zelf. De verbinding is echter eigenlijk een fenol waarvan de zuurgraad die van de andere fenolen overtreft; vanwege, zoals zojuist vermeld, door de NO ₂ -substituenten .

Daarom, omdat het een fenol is, heeft de OH-groep prioriteit en stuurt hij de opsomming in de structuur. De drie NO ₂ zijn gelokaliseerd op koolstofatomen 2, 4 en 6 van de aromatische ring met betrekking tot OH. Dit is waar de IUPAC-nomenclatuur voor deze verbinding is afgeleid: 2,4,6-Trinitrofenol (TNP).

Als de NO ₂ -groepen afwezig waren , of als er minder van hen in de ring waren, zou de OH-binding minder verzwakt zijn, en daarom zou de verbinding minder zuur zijn.

Kristal structuur

Picrinezuurmoleculen zijn zo gerangschikt dat ze hun intermoleculaire interacties bevorderen; hetzij voor waterstofbinding tussen OH- en NO _{2 -groepen} , dipool-dipoolkrachten of elektrostatische afstoting tussen elektron-deficiënte gebieden.

Verwacht mag worden dat de NO ₂ -groepen elkaar afstoten en zich oriënteren in de richting van naburige aromatische ringen. Ook zouden de ringen niet op elkaar kunnen worden uitgelijnd vanwege verhoogde elektrostatische afstoting.

Als product van al deze interacties slaagt picrinezuur erin een driedimensionaal netwerk te vormen dat een kristal definieert; waarvan de eenheidscel overeenkomt met een kristallijn systeem van het orthorhombische type.

Synthese

Aanvankelijk werd het gesynthetiseerd uit natuurlijke verbindingen zoals derivaten van dierlijke hoorns, natuurlijke harsen, onder anderen. Vanaf 1841 wordt fenol gebruikt als voorloper van picrinezuur, volgens verschillende routes of volgens verschillende chemische procedures.

Zoals eerder vermeld, is het een van de meest zure fenolen. Om het te synthetiseren, ondergaat het fenol eerst een sulfoneringsproces, gevolgd door een nitratieproces.

De sulfonering van de watervrije fenol wordt uitgevoerd door behandeling van het fenol met rokend zwavelzuur, die zich elektrofiele aromatische substitutie van H door sulfonaatgroepen, SO gedragen ₃ H, in het -orto en para positie ten opzichte van de OH-groep.

Dit product, 2,4-fenoldisulfonzuur, ondergaat het nitratieproces en behandelt het met geconcentreerd salpeterzuur. Daarbij beide SO ₃ H -groepen worden vervangen door nitrogroepen, NO ₂ , en een derde komt het andere nitro positie. De volgende chemische vergelijking illustreert dit:

Nitratie van 2,4-fenoldisulfonzuur. Bron: Gabriel Bolívar.

Directe fenolnitratie

Het fenol-nitratieproces kan niet rechtstreeks worden uitgevoerd, aangezien teren met een hoog molecuulgewicht worden gegenereerd. Deze synthesemethode vereist een zeer zorgvuldige temperatuurregeling, aangezien deze zeer exotherm is:

Directe fenolnitratie. Bron: akane700

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

Een andere manier van synthese is door benzeen te behandelen met salpeterzuur en kwiknitraat.

Fysische en chemische eigenschappen

Molecuulgewicht

229,104 g / mol.

Fysiek uiterlijk

Gele massa of suspensie van natte kristallen.

Geur

Het is reukloos.

Smaak

Het is erg bitter.

Smeltpunt

122,5 ° C.

Kookpunt

300 ° C. Maar als het gesmolten is, explodeert het.

Dichtheid

1,77 g / ml.

Oplosbaarheid

Het is een matig oplosbare verbinding in water. Dit komt doordat hun OH- en NO _{2 -groepen} een interactie kunnen aangaan met watermoleculen via waterstofbruggen; hoewel de aromatische ring hydrofoob is en daarom de oplosbaarheid nadelig beïnvloedt.

Corrosiviteit

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

pKa

0,38. Het is een sterk organisch zuur.

Instabiliteit

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

Het moet goed gesloten worden bewaard om uitdroging te voorkomen, aangezien picrinezuur zeer explosief is als het wordt gedroogd. Er moet grote zorg worden besteed aan de watervrije vorm, omdat deze erg gevoelig is voor wrijving, schokken en hitte.

Picrinezuur moet worden bewaard op koele, geventileerde plaatsen, uit de buurt van oxideerbare materialen. Het is irriterend bij contact met de huid en slijmvliezen, het mag niet worden ingenomen en het is giftig voor het lichaam.

Toepassingen

Picrinezuur wordt veel gebruikt in onderzoek, chemie, industrie en het leger.

Onderzoek

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

Dit garandeert een intense en zeer heldere kleuring van de stoffen. Je krijgt geen goede resultaten met basiskleurstoffen. Er moeten echter voorzorgsmaatregelen worden genomen, omdat picrinezuur het DNA kan hydrolyseren als het te lang wordt bewaard.

Organische chemie

-In de organische chemie wordt het gebruikt als alkalische picraten om identificatie en analyse van verschillende stoffen uit te voeren.

-Het wordt gebruikt in de analytische chemie van metalen.

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

-Het is ook gebruikt in enkele van de reagentia die worden gebruikt voor de analyse van glucosespiegels.

In de industrie

-Op het niveau van de fotografische industrie is picrinezuur gebruikt als sensibilisator in fotografische emulsies. Het maakt deel uit van de productie van producten zoals onder meer pesticiden, sterke insecticiden.

-Pijnzuur wordt gebruikt om andere tussenliggende chemische verbindingen te synthetiseren, zoals bijvoorbeeld chloorpicrine en picraminezuur. Van deze verbindingen zijn enkele medicijnen en kleurstoffen voor de leerindustrie gemaakt.

-Pijnzuur werd gebruikt bij de behandeling van brandwonden, als een antisepticum en andere aandoeningen, voordat de toxiciteit ervan duidelijk werd.

-Belangrijk onderdeel vanwege zijn explosieve karakter bij de productie van lucifers en batterijen.

Militaire toepassingen

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

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

-Het ammoniumzout van picrinezuur is gebruikt als explosief, het is zeer krachtig maar minder stabiel dan TNT. Het werd een tijdlang gebruikt als onderdeel van raketbrandstof.

Toxiciteit

Het is bewezen dat het zeer giftig is voor het menselijk lichaam en in het algemeen voor alle levende wezens.

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

Referenties

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. Amines. (10 ^e editie.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2018). Picrinezuur. Hersteld van: en.wikipedia.org
4. Purdue universiteit. (2004). Picrinezuur explosie. Hersteld van: chemed.chem.purdue.edu
5. Kristallografie 365-project. (10 februari 2014). Minder dan zachtgeel - de structuur van picrinezuur. Hersteld van: crystallography365.wordpress.com
6. PubChem. (2019). Picrinezuur. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Baker, JR (1958). Picrinezuur. Methuen, Londen, VK.