Trinitrofenoli | |
---|---|
| |
Kenraali | |
Systemaattinen nimi |
2,4,6-trinitrofenoli |
Perinteiset nimet | Pikriinihappo |
Chem. kaava | C6H3N3O7 _ _ _ _ _ _ _ |
Fyysiset ominaisuudet | |
Moolimassa | 229,10 g/ mol |
Tiheys | 1,763 g/cm³ |
Lämpöominaisuudet | |
Lämpötila | |
• sulaminen | 122 °C |
• kiehuva | > 300°C |
• hajoaminen | 300 °C |
• vilkkuu | 302±1℉ [1] |
Höyryn paine | 1 ± 1 mmHg [yksi] |
Kemiallisia ominaisuuksia | |
Hapon dissosiaatiovakio | 0,25 [2] ja 0,38 [3] |
Liukoisuus | |
• vedessä | 1,27 g/100 ml |
• etanolissa | 8,33 g/100 ml |
• bentseenissä | 10 g/100 ml |
• kloroformissa | 2,86 g/100 ml |
Optiset ominaisuudet | |
Taitekerroin | 1.76 |
Luokitus | |
Reg. CAS-numero | 88-89-1 |
PubChem | 6954 |
Reg. EINECS-numero | 201-865-9 |
Hymyilee | C1=C(C=C(C(=C1[N+](=O)[O-])O)[N+](=O)[O-])[N+](=O)[O-] |
InChI | InChI = 1S/C6H3N3O7/c10-6-4(8(13)14)1-3(7(11)12)2-5(6)9(15)16/h1-2,10HOXNIZHLAWKMVMX-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | TJ7875000 |
CHEBI | 46149 |
ChemSpider | 6688 |
Turvallisuus | |
Rajoita keskittymistä | 0,1 mg/m³ |
LD 50 | 98-120 mg/kg |
Myrkyllisyys | myrkyllinen, voimakkaasti syövyttävä, ärsyttävä |
Riskilausekkeet (R) | R1 , R4 , R11 , R23 , R24 , R25 |
Turvalausekkeet (S) | S28 , S35 , S37 , S45 |
merkkisana | Vaarallinen |
NFPA 704 | neljä 3 neljä |
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
2,4,6-trinitrofenoli ( pikriinihappo ) on kemiallinen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on C 6 H 2 (NO 2 ) 3 OH, fenolin nitrojohdannainen . Molekyylipaino 229,11 a.u. e. m. Normaaleissa olosuhteissa - keltainen kiteinen myrkyllinen aine . Pikriinihappoa ja sen suoloja ( pikraatteja ) käytetään räjähdysaineina sekä analyyttisessä kemiassa kaliumin ja natriumin määrittämiseen .
Muut nimet:
Oletettavasti Glauber löysi vuonna 1642 pikriinihapon suolat (lyijyn ja kaliumin pikraatit) , jotka vaikuttivat villaan ja sarveen typpihapolla (jolle hän kehitti valmistusmenetelmiä) .
Vuonna 1771 Peter Woulfe sai trinitrofenolia typpihapon vaikutuksesta luonnolliseen väriaineeseen indigoon [4] . Gausmann [5] löysi yhdisteen happamat ominaisuudet vuonna 1783 . Lisätutkimuksissa trinitrofenolia saatiin typpihapon vaikutuksesta erilaisiin orgaanisiin aineisiin: silkkiin , luonnonhartseihin ja muihin.
Vuonna 1841 Marchand ehdotti kaavaa C 12 H 6 N 6 O 14 (kaksi kertaa trinitrofenolin kaava), ja Laurent loi oikean kaavan vuonna 1842 määrittäen, että pikriinihappo on trinitrofenoli ja se voidaan saada nitraamalla fenolia. Hän eristi myös dinitrofenolia nitraation välivaiheen tuotteena.
Vuonna 1869 Schmidt ja Glutz (Schmidt, Glutz) paransivat nitrausmenetelmää, jotka ehdottivat sulfonointia ja sen jälkeen nitrausta. Welter havaitsi pikraattien räjähdysominaisuudet jo vuonna 1799 , mutta tätä ominaisuutta käytettiin vasta 1830-luvulla. 1800-luvun jälkipuoliskolla pikraatteja (pääasiassa kaliumia ja ammoniumia) alettiin käyttää laajalti sotilasasioissa. Itse trinitrofenolia käytettiin pitkään villan ja silkin keltaisena väriaineena, eikä sitä pidetty räjähdysaineena; vuonna 1871 niin arvovaltainen asiantuntija kuin Abel väitti, että vain pikraateilla on räjähtäviä ominaisuuksia, kun taas trinitrofenolilla ei. Kuitenkin jo vuonna 1873 Sprengel osoitti trinitrofenolin kyvyn räjähtää , ja vuonna 1886 ranskalainen insinööri Turpin havaitsi, että trinitrofenoli räjähtää sulatetussa tai erittäin puristetussa tilassa, ja ehdotti sitä ammusten varustamiseen. Tämä johti trinitrofenolin laajaan käyttöön voimakkaana räjähdysaineena.
Ensimmäiset räjäytystykistöammukset sulatetulla trinitrofenolilla aloitettiin Ranskassa ja sen jälkeen monissa muissa maissa. Venäjän valtakunnassa trinitrofenolin tuotanto aloitettiin vuonna 1894. Venäjän valtakunnassa tämän aineen ranskalainen nimi "meliniitti" otettiin käyttöön sotilasasioissa. Tykistöupseeri S.V. Panpushko kehitti ammukset raskaille ja kenttäaseille. Kokeilun aikana kaksi kevyttä 87 mm:n kenttätykkiä räjähti ja kuoli. 28. marraskuuta 1891 meliniittillä varustetun kokeellisen pommin räjähdyksen yhteydessä kuoli S. Panpushko itse ja kaksi hänen avustajaansa, jotka syyttivät häntä kohtalokkaasta syytyksestä, mikä hidasti uusien aseiden kehitystä Venäjällä.
Venäjän -Japanin sodan 1904-1905 aikana Japanin armeija käytti suuressa mittakaavassa 75 mm:n kenttä- ja vuoristoaseisiin shimose - ampuloita , joissa sulatuksesta valettiin erityisellä tavalla noin 0,8 kg trinitrofenolipanos. hienojakoisen massan muodossa. Samassa sodassa Japani käytti ensimmäistä kertaa suurikaliiperisia (jopa 12 tuumaa) laivaston tykistökuoreja , joiden trinitrofenolipanosmassa oli jopa 41 kg, jotka eivät kyenneet tunkeutumaan panssarisuojaan , mutta aiheuttivat merkittäviä vahinkoja kansille ja osoittivat hyvä tehokkuus. Venäjän ja Japanin sota oli trinitrofenolin käytön apoteoosi.
Räjähteiden korkea aktiivisuus, suuri määrä onnettomuuksia (suuri määrä kuoriräjähdyksiä tynnyreissä ja monet katsovat Mikasan taistelulaivan räjähdyksen " shimosen " mielijohteeksi) pakottivat kemistit monissa maissa etsimään vaihtoehtoa. Tämä oli trinitrotolueenia .
Trinitrofenolin sotilaallinen merkitys säilyi aina toiseen maailmansotaan asti , mutta sitä käytettiin yhä vähemmän. Jo ensimmäisessä maailmansodassa sen käyttö oli rajoitettua. Tällä hetkellä sen houkuttelevuus TNT :hen verrattuna lisääntyneen syövyttävyyden ja herkkyyden vuoksi on alhainen. Samaan aikaan käsityötuotannon suhteellinen helppous ja trinitrofenolin korkea räjähdysteho herättivät ja kiinnittävät edelleen terroristien huomion .
Saksan teollisuus on syksystä 1944 lähtien rintaman vaikean tilanteen vuoksi luopunut trinitrotolueenin teollisesta tuotannosta trinitrofenolin (A. B. Shirokorad, Kolmannen valtakunnan sodan jumala) hyväksi. Tästä syystä varastoidut ja räjähtämättömät saksalaiset ammukset aiheuttavat lisääntyneen vaaran hakukoneille.
Puhdas trinitrofenoli on kiinteä aine lamelli- tai prismakiteiden [6] [7] muodossa , värittömästä keltaiseen, tiheys 1813 kg/m³, sulamispiste 122,5 °C.
Kidejärjestelmä on ortorombinen bipyramidaalinen.
Höyrynpaine 195 °C:ssa - 2 mm Hg. Art., 255 °C - 50 mm Hg. Taide. Sulatiheys 124 °C:ssa 1589 kg/m³, 170 °C:ssa 1513 kg/m³. Jauheen gravimetrinen (bulkki)tiheys on 900-1000 kg/m³.
Jauhe on hyvin puristettu, varsinkin kuumennettaessa. Puristuspaineella 4500 kg/cm² tiheys on 1740 kg/m³, mutta käytännön turvallisuussyistä jauhetta puristetaan jopa 2000 kg/cm² paineella, jolloin tiheys ei ylitä 1630 kg/m³. Hitaalla sulatteen jäähdytyksellä voidaan saada kiinteää ainetta, jonka tiheys on 1580–1610 kg/m³. Mitä vähemmän epäpuhtauksia, sitä suurempi on sulatetun trinitrofenolin tiheys.
Se liukenee hieman kylmään veteen , noin 1,1 % +15 °C:ssa. Kuumassa vedessä liukoisuus kasvaa merkittävästi 6,5 %:iin 100°C:ssa. Muiden tietojen mukaan +20 °C:ssa liukenee 1,14 %, +60 °C:ssa - 2,94 % ja 100 °C:ssa - 9,14 %. Trinitrofenolin vesiliuoksella on voimakkaan keltainen väri anionin läsnäolon vuoksi . Ionisoimattomalla molekyylillä vedettömissä liuoksissa ei ole väriä (esimerkiksi petrolieetterissä ). Vahvien happojen läsnä ollessa liuoksella ei myöskään ole väriä, tämä ominaisuus mahdollistaa trinitrofenolin käytön happo-emäs- indikaattorina .
Etyylialkoholissa ja dietyylieetterissä liukoisuus on suhteellisen korkea . 100 g:aan alkoholia +20 °C:ssa 6,23 g pikriinihappoa liukenee ja kiehumispisteessä 66,2 g. +13 °C:ssa 10,8 g pikriinihappoa liukenee 1 litraan vedetöntä eetteriä; eetteripitoisuuden ollessa 0,8 % vettä liukenee 36,8 g ja vesipitoisuuden ollessa 1 % 40 g.
Se liukenee metyylialkoholiin , glyseriiniin , kloroformiin , hiilidisulfidiin , asetoniin ja erityisen hyvin bentseeniin . 100 g:ssa bentseeniä 3,7 g liukenee +5 °C:ssa, 7,29 g +15 °C:ssa, 9,55 g +20 °C:ssa ja 96,77 g +75 °C:ssa.
Rikkihapon ja veden seoksissa liukoisuus kasvaa selvästi yli 70 %:n happopitoisuudessa ja lämpötilan noustessa. +18 °C:ssa liukoisuus vedettömään rikkihappoon on 10,1 g/100 ml happoa ja +80 °C:ssa 25,8 g/100 ml happoa. Kun liuos laimennetaan rikkihappoon, trinitrofenoli saostuu .
Trinitrofenoli muodostaa eutektisia seoksia monien aineiden kanssa, joita käytettiin laajalti ammusten varustamisessa, koska puhtaan trinitrofenolin sulamispiste 122,5 ° C aiheuttaa merkittäviä teknisiä vaikeuksia. Käytännön kannalta houkuttelevimpia ovat seokset muiden nitroyhdisteiden kanssa:
Trinitrofenoli on melko vahva happo, joka pystyy vaihtamaan reaktioita metallisuolojen ( pikraattien ) muodostumisen kanssa. Yleisimmät ovat:
Kaikki pikraatit ovat kiinteitä kiteisiä aineita, joiden herkkyys on huomattavasti suurempi kuin trinitrofenoli. Tämä vaatii erityistä huomiota metallien käyttöön ja metallikontaminaatioon sen tuotannossa. Suoraa pikraattien muodostumista rikkihapossa ei tapahdu, suurin vaara on pesuveden epäpuhtaudet ja materiaalit, joiden kanssa puhdistettu trinitrofenoli joutuu kosketuksiin. Pikraattien lisääntyneen herkkyyden vuoksi ammusten valmistuksessa tarvitaan erityistoimenpiteitä panoksen eristämiseksi metallikuoresta.
Indeksi | Tiheydellä 1,76 g/cm³ | Tiheydellä 1,00 g/cm³ |
---|---|---|
Räjähdystuotteiden koostumus | ||
CO2_ _ | 2.661 | 1.310 |
CO | 0,179 | 2 970 |
H 2 O (g) | 1,499 | 1.409 |
N 2 | 1 500 | 1,496 |
C (TV) | 3.160 | 1.713 |
H2_ _ | - | 0,065 |
NH3_ _ | - | 0,008 |
CH 4 | - | 0,006 |
Räjähdysnopeus , m/s | 7680 | 5545 |
Räjähdyspaine , kbar | 265 | 88 |
Räjähdyslämpö , kcal/g | 1.27 | 1.02 |
Räjähdystuotteiden määrä, cm³/g | 0,423 | 0,714 |
Tiheys, g/cm³ | Räjähdysnopeus, m/s |
---|---|
0,97 | 4965 |
1.32 | 6190 |
1.41 | 6510 |
1.62 | 7200 |
1.70 | 7480 |
Räjähdysnopeuden D riippuvuus tiheydestä ρ kuvataan melko tarkasti Cookin yhtälöllä:
D[m/s] = 5255 + 3045 (ρ[g/cm3]-1).
Raekoko, mm | Tiheys, g/cm³ | Kriittinen halkaisija, mm |
---|---|---|
0,1-0,75 | 0,95 | 9.0 |
alle 0,1 | 0,95 | 5.5 |
0,01-0,05 | 0.8 | 2.1—2.3 |
0,05-0,07 | 0.7 | 3,6-3,7 |
Lämpötila, °C | Viive ennen räjähdystä, sek. |
---|---|
350 | 1.5 |
315 | 5.5 |
277 | 26.3 |
267 | 50.3 |
260 | ei räjähdy |
Räjähtää räjäytyskannesta . Herkkyys pienenee puristetun trinitrofenolin tiheyden kasvaessa ja on vielä pienempi sulatetun trinitrofenolin kohdalla:
Kuumennettaessa eri olosuhteissa:
Trinitrofenolia voidaan saada nitraamalla fenoli suoraan väkevässä typpihapossa:
Tässä tapauksessa tapahtuu voimakas kuumennus, joka johtaa fenolin tuhoutumiseen ja hartsin muodostumiseen, erilaisten sivutuotteiden muodostumiseen. Trinitrofenolin saanto on alhainen, prosessissa tapahtuu merkittävää hapon laimentumista. Tämä menetelmä oli kuitenkin tärkein ensimmäisen maailmansodan aikana ja sen aikana. Prosessi suoritettiin keraamisissa kattiloissa ja yleensä ilman sekoittamista, koska happoliuokset syövyttävät metalleja ja saastuivat valmiin tuotteen pikraateilla. Myös lämpötilan hallinta oli vaikeaa. Tämän menetelmän haittojen voittamiseksi on kehitetty muita menetelmiä, joita on käytetty tuotannossa.
Aniksen , fenkolin ja useiden muiden eteeristen öljyjen sisältämästä anishaposta eristetään tislaamalla anisoli (Gaultheria procumbensin öljyt, eli salisyylimetyyliesteri [8] ). Edelleen,
Fenoli hapettuu voimakkaasti (nitrausseoksella), joten se ensin sulfonoidaan ja sitten nitrataan typpihapolla kuumennettaessa. Tätä seuraa sulforyhmän elektrofiilinen ipso-substituutio nitroryhmällä.
Tällä tavalla trinitrofenolia saadaan fenolista peräkkäin käsittelemällä rikki- ja typpihapolla. Ensimmäisessä vaiheessa fenoli sulfonoidaan mono- ja disulfonihapoiksi, toisessa vaiheessa spenolisulfonihapot nitrataan poistamalla sulforyhmät ja muodostamalla trinitrofenolia:
Prosessi suoritettiin myös keraamisissa ruukuissa, vaiheet suoritettiin peräkkäin. Suoraan nitraukseen verrattuna tällä menetelmällä on sekä etuja (pienempi vaara, fenolin hajoamistuotteiden puuttuminen, suurempi saanto) että haittoja (merkittävästi suurempi happojen kulutus). Tällä menetelmällä on monia teknologisia lajikkeita, jotka voidaan yhdistää kahteen ryhmään:
Prosessi toteutetaan useissa vaiheissa, joista osa osoittautui melko vaikeaksi valmistaa ja menetelmää kehitettiin pitkään ja se levisi laajalle ensimmäisen maailmansodan aikana ja sen jälkeen.
1. Bentseenin klooraus monoklooribentseeniksi :
.2. Monoklooribentseenin nitraus dinitroklooribentseeniksi rikki- ja typpihapon seoksella:
.3. Dinitroklooribentseenin käsittely kaustisella soodalla (natriumhydroksidilla) natriumdinitrofenolaatin saamiseksi :
.4. Natriumdinitrofenolaatin saippuointi rikkihapolla dinitrofenolin saamiseksi:
.5. Trinitrofenolin saaminen käsittelemällä dinitrofenolia rikki- ja typpihapon seoksella:
.Trinitrofenolin käytännön saanto on 1,6 tonnia per 1 tonni bentseeniä (54 % teoreettisesta). Tämän menetelmän haittana on suuri suolahappoliuosten hukka.
On suositeltavaa säilyttää vedessä, koska trinitrofenoli on herkkä iskuille ja kitkalle. Pikriinihappo on erityisen vaarallista, koska se on haihtuvaa ja sublimoituu hitaasti jopa huoneenlämmössä. Ajan myötä pikraattien kerääntyminen paljaalle metallipinnalle voi aiheuttaa räjähdysvaaran.
Trinitrofenolilla on erittäin kitkerä maku . Pöly ärsyttää hengitysteitä. Pitkäaikainen hengittäminen ja kosketus limakalvojen ja ihon kanssa johtavat munuaisvaurioihin , ihosairauksiin . Silmien limakalvot saavat tyypillisen keltaisen värin.
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |