Kwas pikrynowy (gr. pikros – gorzki, ze względu na gorzkawy smak; 2,4,6-trinitrofenol) – organiczny związek chemiczny z grupy związków nitrowych i fenoli, hydroksylowa pochodna 1,3,5-trinitrobenzenu.

Otrzymywanie Reakcja fenolu z mieszaniną nitrującą prowadzi do powstania ciemnego wielkocząsteczkowego produktu utleniania, a nie kwasu pikrynowego. Typową metodą otrzymywania kwasu pikrynowego jest nitrowanie kwasu p-hydroksybenzenosulfonowego, otrzymywanego przez sulfonowanie fenolu. Inne sposoby to np. reakcja benzenu z 1,6% roztworem azotanu rtęci(II) w ~65% kwasie azotowym lub alkaliczna hydroliza 2-chloro-1,3,5-trinitrobenzenu:

(NO2)3C6H2Cl + KOH → (NO2)3C6H2OH + KCl

Właściwości W temperaturze pokojowej kwas pikrynowy jest żółtym, krystalicznym ciałem stałym (może krystalizować w postaci białych lub żółtych igieł) o gęstości . Ciepło wybuchu wynosi , objętość właściwa gazów podczas detonacji wynosi . Prędkość detonacji wynosi (przy gęstości ), temperatura pobudzenia . Dość słabo rozpuszcza się w wodzie. Jest stosunkowo silnym kwasem, dorównuje niektórym kwasom mineralnym (stała dysocjacji , w porównaniu do 1,3 dla niepodstawionego fenolu), co jest spowodowane efektem mezomerycznym występującym między wiązaniami π w pierścieniu benzenowym fenolu a wiązaniami π pomiędzy atomami azotu i tlenu z grup nitrowych. Topi się w temperaturze . Suchy kwas pikrynowy wybucha po podgrzaniu powyżej , stopiony jest wrażliwy na bodźce mechaniczne. Reaguje z metalami tworząc jeszcze bardziej niestabilne sole – pikryniany (np. pikrynian sodu i pikrynian ołowiu).

Jest stosunkowo bezpieczny w użyciu, choć jest nieco wrażliwszy od trotylu na uderzenie - wybucha po trafieniu pociskiem karabinowym. Zapalony na otwartym powietrzu nie wybucha, lecz spala się spokojnie. Opisany jest przypadek, gdy ponad 100 ton trójnitrofenolu spaliło się w wielkim pożarze w USA. Obecność metali i możliwość stworzenia pikrynianów jest jednym z najważniejszych czynników ryzyka. Przykładowo w Huddersfield w 1900 roku wybuchł pożar w suszarni kwasu pikrynowego. Na żelaznych rurach grzewczych powstał pikrynian żelaza, którego zapłon zainicjował robotnik, który uderzył w rurę młotkiem. W fabryce we Francji nastąpił zapłon pikrynianu wapnia, który powstał wzdłuż torów wewnątrzzakładowej kolejki: drobinki kwasu, które przedostały się z ładunku do gleby zareagowały ze związkami wapnia zawartymi w glebie. Wybuch rozprzestrzenił się wzdłuż torów i spowodował pożar w wielu częściach fabryki.

Reaguje z wieloma związkami aromatycznymi tworząc trwałe kompleksy z przeniesieniem ładunku (charge-transfer).

W większych ilościach kwas pikrynowy jest toksyczny (LD50 (szczur, doustnie) wynosi ). Działa drażniąco na skórę i oczy.

Historia Kwas pikrynowy został po raz pierwszy otrzymany w przez angielskiego chemika Petera Woulfe'a w wyniku działania kwasem azotowym na indygo. Pierwszą syntezę kwasu pikrynowego bezpośrednio z fenolu przeprowadził w 1842 francuski chemik Auguste Laurent. W latach 80. XIX wieku zaczęto go stosować w pociskach artyleryjskich.

Z początkiem XX w. został w wojskowych zastosowaniach wyparty przez nieco słabszy, ale bezpieczniejszy trotyl, ale był wciąż powszechnie stosowany podczas pierwszej wojny światowej i drugiej wojny światowej.

W różnych krajach używane były różne nazwy na kwas pikrynowy, takie jak: ekrasit (Austria), Granatfüllung 1888 (Grf 88) lub Sprengkörper 88 (Niemcy), lyddit (Wielka Brytania), mélinite (Francja), melinit (ZSRR), pertite (Włochy), picrinit (Hiszpania), shimoza (Japonia), TNF (Polska)

Zastosowanie Materiał wybuchowy thumb|150px|Schemat pocisku wypełnionego lydditem (stopionym i zestalonym kwasem pikrynowym). Zaznaczona jest warstwa lakieru (interior varnished), oddzielająca kwas pikrynowy od stalowej skorupy granatu i zabezpieczającej przed tworzeniem się niebezpiecznego pikrynianu żelaza Trinitrofenol jest silnym kruszącym materiałem wybuchowym. W próbie Trauzla daje wydęcie w bloku ołowianym 250–350 ml; jeśli przyjąć wartość dla trotylu jako 100, dałoby to wartość 102–120.

Ze względu na tworzenie niestabilnych pikrynianów w kontakcie z niektórymi metalami, pociski elaborowane kwasem pikrynowym musiały być od wewnątrz lakierowane lub cynowane. Czasami stosowano też osłony tekturowe lub drewniane. Szczególnie niebezpieczne są jego związki z ołowiem, żelazem i miedzią.

Francja W 1886 kwas pikrynowy zmieszany z rozpuszczoną w eterze bawełną kolodionową został wprowadzony do Francji jako materiał do napełniania pocisków. W tym samym czasie Eugene Turpin wykazał zdolność do samodzielnej detonacji i większą siłę wybuchową czystego kwasu pikrynowego i opracowano metodę elaboracji pocisków stopionym kwasem pikrynowym; materiał ten zachował jednak nazwę "melinit".

Kwasu pikrynowego używano też w mieszaninach: MDN – z dodatkiem 20% nitronaftalenu MP lub melinite/P – z dodatkiem 12% parafiny MMN – z dodatkiem 30% nitronaftalenu; używana była do napełniania pocisków przez nalewanie (jej temp. topnienia wynosiła ok. 80 °C)

Japonia Japończycy używali kwasu pikrynowego pod nazwą szimoza (ang. shimose), od nazwiska Masachika Shimose, chemika, który opracował oparte na nim materiały wybuchowe. Szimozy używała Japońska Cesarska Marynarka Wojenna w czasie wojny japońsko-rosyjskiej i II wojny światowej. Prędkość detonacji japońskiego kwasu pikrynowego z czasów II wojny światowej wynosiła 7800 m/s.

Inne thumb|150px|Materiały tekstylne zabarwione kwasem pikrynowym Kwas pikrynowy wykorzystywano do barwienia na żółto jedwabiu i wełny. Był wykorzystywany jako środek bakteriobójczy.

Znajduje zastosowanie jako główny składnik roztworów trawiących w metalografii żelaza i stali.

Znajduje również zastosowanie w analizie chemicznej. Jego sole z różnymi aminami są najczęściej dobrze wykształconymi kryształami o konkretnej temperaturze topnienia.

Zobacz też ekrazyt

Przypisy

Bibliografia

Kategoria:Kwasy organiczne Kategoria:Związki wybuchowe Kategoria:Nitrobenzeny Kategoria:Kruszące materiały wybuchowe Kategoria:Barwniki nitrowe