PIKRĪNSKĀBE: STRUKTŪRA, SINTĒZE, ĪPAŠĪBAS UN LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

PIKRĪNSKĀBE ir organiska viela ļoti nitro- ar IUPAC nosaukumu 2,4,6-TRINITROFENOLS ir. Tā molekulārā formula ir C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ OH. Tas ir ļoti skābs fenols, un to var atrast kā nātrija, amonija vai kālija pikrātu; tas ir, jonu formā C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ ONa.

Tā ir cieta viela ar izteiktu rūgtu garšu, un no turienes tā iegūst savu vārdu no grieķu vārda “prikos”, kas nozīmē rūgta. Tas ir sastopams kā mitri dzelteni kristāli. Tā žāvēšana vai dehidratācija ir bīstama, jo tā palielina nestabilās īpašības, kas padara to sprādzienbīstamu.

Pikrīnskābes molekula. Avots: Iomesus

Pikrīnskābes molekula ir parādīta iepriekš. Attēlā ir grūti atpazīt saites un atomus, jo tas atbilst Van der Waals virsmas attēlojumam. Nākamajā sadaļā sīkāk apskatīta molekulārā struktūra.

No pikrīnskābes tiek sintezēti daži starpproduktu savienojumi, dažādi pikrāta sāļi un pikrīnskābes kompleksi.

Pikrīnskābi izmanto kā bāzi pastāvīgu dzeltenu krāsvielu sintēzei. Daži patologi un pētnieki to izmanto audu sekciju fiksēšanai vai krāsošanai un citos imūnhistoķīmiskajos procesos.

Tas ir ļoti noderīgi farmaceitisko produktu ražošanā. Turklāt to izmanto sērkociņu vai sērkociņu un sprāgstvielu ražošanā. To izmanto arī metālu kodināšanai, krāsainā stikla izgatavošanai un bioloģisko parametru, piemēram, kreatinīna, kolorimetriskai noteikšanai.

No otras puses, pikrīnskābe ir kairinoša, nonākot saskarē ar ādu, elpošanas, acu un gremošanas gļotādām. Papildus ādas bojājumam tas var nopietni ietekmēt nieres, asinis un aknas, citu orgānu starpā.

Uzbūve

Pikrīnskābes struktūra un formālie lādiņi. Avots: Cvf-ps

Attēlā parādītas visas saites un pati pikrīnskābes molekulas struktūra. Tas sastāv no fenola ar trim nitro aizvietotājiem.

Var redzēt, ka NO ₂ grupās slāpekļa atoms ir ar pozitīvu daļēju lādiņu un tāpēc prasa apkārtnes elektronu blīvumu. Aromātiskais gredzens piesaista elektronus arī pret sevi, un pirms trīs NO _{2 tas} atsakās no sava elektroniskā blīvuma.

Tā rezultātā OH grupas skābeklim ir tendence vairāk dalīties vienā no tā brīvajiem elektroniskajiem pāriem, lai apgādātu gredzena elektroniskos trūkumus; un to darot, veidojas C = O ⁺ -H saite . Šis daļējais pozitīvais skābekļa lādiņš vājina OH saiti un palielina skābumu; tas ir, tas tiks atbrīvots kā ūdeņraža jons, H ⁺ .

Skābais fenols

Tieši šī iemesla dēļ šis savienojums ir ārkārtīgi spēcīga (un reaktīva) skābe, pat vairāk nekā pati etiķskābe. Tomēr faktiski savienojums ir fenols, kura skābums pārsniedz citu fenolu skābumu; pateicoties, kā tikko minēts, NO ₂ aizvietotājiem .

Tā kā OH grupai ir fenols, tai ir prioritāte un tā norāda uzskaitījumu struktūrā. Trīs NO ₂ atrodas aromātiskā gredzena 2., 4. un 6. ogleklī attiecībā pret OH. Šeit ir iegūta šī savienojuma IUPAC nomenklatūra: 2,4,6-Trinitrofenols (TNP).

Ja nebūtu NO ₂ grupu vai ja gredzenā būtu mazāks to skaits, OH saite vājinātu mazāk, un tāpēc savienojumam būtu mazāk skābuma.

Kristāla struktūra

Pikrīnskābes molekulas ir sakārtotas tā, ka tās veicina to starpmolekulāro mijiedarbību; vai nu ūdeņraža savienošanai starp OH un NO _{2 grupām} , dipola-dipola spēkiem vai elektrostatiskām atgriezeniskajām attiecībām starp elektronu deficīta reģioniem.

Var sagaidīt, ka NO ₂ grupas atstumj viena otru un orientējas blakus esošo aromātisko gredzenu virzienā. Gredzeni arī nespēs sakārtoties viens virs otra paaugstinātas elektrostatiskās atgrūšanas dēļ.

Visu šo mijiedarbību produkts pikrīnskābei izdodas izveidot trīsdimensiju tīklu, kas nosaka kristālu; kura šūna atbilst ortorombiskā tipa kristāliskajai sistēmai.

Sintēze

Sākotnēji tas tika sintezēts no dabīgiem savienojumiem, piemēram, dzīvnieku ragu atvasinājumiem, dabīgiem sveķiem. Kopš 1841. gada fenolu izmantoja kā pikrīnskābes priekšteci, izmantojot dažādus ceļus vai dažādas ķīmiskas procedūras.

Kā jau minēts, tas ir viens no skābākajiem fenoliem. Lai to sintezētu, fenols vispirms tiek pakļauts sulfonēšanas procesam, kam seko nitrēšanas process.

No bezūdens fenola sulfonèøana neobligâti veikta, apstrādājot fenolu ar kūpošs sērskābi, kas rodas elektrofiliem aromātiskās substitūcijas no ūdeņraža atoma ar sulfonāta grupām, SO ₃ H, kas -orto un -para stāvoklī attiecībā pret OH grupu.

Šis produkts, 2,4-fenoldisulfonskābe, tiek pakļauts nitrēšanas procesam, apstrādājot to ar koncentrētu slāpekļskābi. Tā rīkojoties, divi SO ₃ H grupas aizvieto ar nitrogrupām, NO ₂ , un trešā ievada otru nitro pozīciju. To parāda šāds ķīmiskais vienādojums:

2,4-fenoldisulfonskābes nitrēšana. Avots: Gabriel Bolívar.

Tieša fenola nitrēšana

Fenola nitrēšanas procesu nevar tieši veikt, jo rodas augstas molekulmasas darvas. Šī sintēzes metode prasa ļoti rūpīgu temperatūras kontroli, jo tā ir ļoti eksotermiska:

Tieša fenola nitrēšana. Avots: akane700

Pikrskābi var iegūt, veicot 2,4-dinitrofenola tiešu nitrēšanas procesu ar slāpekļskābi.

Vēl viens sintēzes veids ir benzola apstrāde ar slāpekļskābi un dzīvsudraba nitrātu.

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Molekulārais svars

229,104 g / mol.

Ārējais izskats

Mitru kristālu dzeltenā masa vai suspensija.

Smarža

Tas ir bez smaržas.

Garša

Tas ir ļoti rūgts.

Kušanas punkts

122,5 ° C.

Vārīšanās punkts

300 ° C. Bet, kad tas izkusis, tas eksplodē.

Blīvums

1,77 g / ml.

Šķīdība

Tas ir mēreni šķīstošs savienojums ūdenī. Tas notiek tāpēc, ka to OH un NO _{2 grupas} var mijiedarboties ar ūdens molekulām, izmantojot ūdeņraža saites; kaut arī aromātiskais gredzens ir hidrofobs un tāpēc pasliktina tā šķīdību.

Kodīgums

Pikrīnskābe parasti ir kodīga ar metāliem, izņemot alvu un alumīniju.

pKa

0,38. Tā ir spēcīga organiskā skābe.

Nestabilitāte

Pikrīnskābi raksturo nestabilas īpašības. Tas rada risku videi, tas ir nestabils, eksplozīvs un toksisks.

Tas jāuzglabā cieši noslēgts, lai izvairītos no dehidratācijas, jo pikrīnskābe ir ļoti eksplozīva, ja tai ļauj nožūt. Ar tās bezūdens formu ir jāuzmanās, jo tā ir ļoti jutīga pret berzi, triecieniem un karstumu.

Pikrīnskābe jāuzglabā vēsā, vēdinātā vietā, prom no oksidējamiem materiāliem. Saskaroties ar ādu un gļotādām, tas ir kairinošs, to nedrīkst norīt, un tas ir toksisks ķermenim.

Lietojumprogrammas

Pikrīnskābe ir plaši izmantota pētniecībā, ķīmijā, rūpniecībā un militārajā jomā.

Izmeklēšana

Ja to izmanto kā šūnas un audus fiksējošu līdzekli, tas uzlabo rezultātus, krāsojot tos ar skābām krāsvielām. Tas notiek ar trihroma krāsošanas metodēm. Pēc audu piestiprināšanas ar formalīnu ieteicams jaunu fiksāciju ar pikrīnskābi.

Tas garantē intensīvu un ļoti spilgtu audumu krāsojumu. Ar pamata krāsvielām nevarat sasniegt labus rezultātus. Tomēr jāveic piesardzības pasākumi, jo pikrīnskābe var hidrolizēt DNS, ja to pārāk ilgi atstāj.

Organiskā ķīmija

Organiskajā ķīmijā to izmanto kā sārmainu pikrātu, lai veiktu dažādu vielu identificēšanu un analīzi.

-To izmanto metālu analītiskajā ķīmijā.

-Klīniskās laboratorijās to izmanto seruma un urīna kreatinīna līmeņa noteikšanai.

-Tā ir izmantota arī dažos reaģentos, kurus izmanto glikozes līmeņa analīzei.

Rūpniecībā

-Fotografēšanas nozares līmenī pikrīnskābe ir izmantota kā sensibilizators fotoemulsijās. Tas, cita starpā, ir bijis tādu produktu ražošanas sastāvdaļa kā pesticīdi, spēcīgi insekticīdi.

-Pironskābi izmanto, lai sintezētu citus starpposma ķīmiskos savienojumus, piemēram, hloropicrīnu un pikrāmskābi. No šiem savienojumiem ir izgatavotas dažas zāles un krāsvielas ādas rūpniecībai.

-Pirmskābe tika izmantota apdegumu ārstēšanā kā antiseptiska viela un citi apstākļi, pirms tā toksicitāte kļuva acīmredzama.

-Svarīgs komponents tā sprādzienbīstamības dēļ sērkociņu un bateriju ražošanā.

Militāri lietojumi

- Tā kā pikrīnskābe ir ļoti eksplozīva, to izmanto militāro ieroču munīcijas rūpnīcās.

- Presēta un izkususi pikrīnskābe ir izmantota artilērijas čaumalās, granātās, bumbās un mīnās.

-Pikrānskābes amonija sāls ir izmantots kā sprāgstviela, tas ir ļoti spēcīgs, bet mazāk stabils nekā TNT. Kādu laiku to izmantoja kā raķešu degvielas sastāvdaļu.

Toksicitāte

Ir pierādīts, ka tas ir ļoti toksisks cilvēka ķermenim un kopumā visām dzīvajām būtnēm.

Akūtas orālās toksicitātes dēļ ieteicams izvairīties no tā ieelpošanas un norīšanas. Tas arī izraisa mutāciju mikroorganismos. Tam ir toksiska ietekme uz savvaļas dzīvniekiem, zīdītājiem un vidi kopumā.

Atsauces

1. Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10 ^th izdevums.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2018). Pikrīnskābe. Atgūts no: en.wikipedia.org
4. Purdue universitāte. (2004). Pikrskābes eksplozija. Atgūts no: chemed.chem.purdue.edu
5. Kristalogrāfijas 365 projekts. (2014. gada 10. februāris). Mazāk nekā maigi dzeltens - pikrīnskābes struktūra. Atgūts no: crystallography365.wordpress.com
6. PubChem. (2019. gads). Pikrānskābe. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
7. Beikers, JR (1958). Pikrānskābe. Metjuena, Londona, Lielbritānija.