El ácido pícrico es un compuesto orgánico con la fórmula (O 2 N) 3 C 6 H 2 OH. Su nombre IUPAC es 2,4,6-trinitrofenol ( TNP ). El nombre "picric" proviene de la palabra griega πικρός ( pikros ), que significa "amargo", debido a su sabor amargo. Es uno de los fenoles más ácidos . Como otros compuestos orgánicos fuertemente nitrados , el ácido pícrico es un explosivo , que es su uso principal. También se ha utilizado como medicamento (antiséptico, tratamientos para quemaduras) y como colorante.
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido 2,4,6-trinitrofenol [1] | |
Nombre IUPAC sistemático 2,4,6-trinitrobenzenol | |
Otros nombres Ácido pícrico [1] Ácido carbazótico Trinitrato de fenol Ácido picronítrico Trinitrofenol 2,4,6-Trinitro-1-fenol 2-Hidroxi-1,3,5-trinitrobenceno TNP Melinita Lyddita | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Tarjeta de información ECHA | 100.001.696 |
PubChem CID | |
Número RTECS |
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UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 6 H 3 N 3 O 7 | |
Masa molar | 229,10 g · mol −1 |
Apariencia | Sólido de incoloro a amarillo |
Densidad | 1,763 g · cm −3 , sólido |
Punto de fusion | 122,5 ° C (252,5 ° F; 395,6 K) |
Punto de ebullición | > 300 ° C (572 ° F; 573 K) Detona |
12,7 g · L −1 | |
Presión de vapor | 1 mmHg (195 ° C) [2] |
Acidez (p K a ) | 0,38 |
-84,34 · 10 −6 cm 3 / mol | |
Peligros | |
Principales peligros | explosivo |
Frases R (desactualizadas) | R1 R4 R11 R23 R24 R25 |
Frases S (desactualizadas) | S28 S35 S37 S45 |
NFPA 704 (diamante de fuego) | 3 4 4 |
punto de inflamabilidad | 150 ° C; 302 ° F; 423 K [2] |
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |
LD Lo ( menor publicado ) | 100 mg / kg (conejillo de indias, oral) 250 mg / kg (gato, oral) 120 mg / kg (conejo, oral) [3] |
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
PEL (permitido) | TWA 0,1 mg / m 3 [piel] |
REL (recomendado) | TWA 0,1 mg / m 3 ST 0,3 mg / m 3 [piel] [2] |
IDLH (peligro inmediato) | 75 mg / m 3 [2] |
Datos explosivos | |
Velocidad de detonación | 7.350 m · s −1 a ρ 1,70 |
Factor RE | 1,20 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Historia
El ácido pícrico probablemente se mencionó por primera vez en los escritos alquímicos de Johann Rudolf Glauber . Inicialmente, estaba hecho de sustancias nitrantes como cuerno de animal, seda , índigo y resina natural ; la síntesis del índigo fue realizada por primera vez por Peter Woulfe durante 1771. [4] El químico alemán Justus von Liebig había llamado el ácido pícrico Kohlenstickstoffsäure (renderizado en francés como acide carboazotique ). El químico francés Jean-Baptiste Dumas le dio ese nombre al ácido pícrico en 1841. [5] Su síntesis a partir del fenol y la determinación correcta de su fórmula se llevaron a cabo durante 1841. [6] En 1799, el químico francés Jean-Joseph Welter (1763-1852) produjo ácido pícrico al tratar la seda con ácido nítrico; descubrió que el picrato de potasio podía explotar. [7] No fue hasta 1830 cuando los químicos pensaron en usar ácido pícrico como explosivo . Antes de eso, los químicos asumían que solo las sales del ácido pícrico eran explosivas, no el ácido en sí. [8] En 1871 Hermann Sprengel demostró que podía detonarse [9] y la mayoría de las potencias militares utilizaron ácido pícrico como su principal material explosivo . El ácido pícrico también se utiliza en la química analítica de metales, menas y minerales.
El ácido pícrico fue el primer compuesto orgánico nitrado fuertemente explosivo ampliamente considerado adecuado para resistir el impacto de los disparos en la artillería convencional . La nitroglicerina y la nitrocelulosa (algodón pólvora) estaban disponibles antes, pero la sensibilidad a los golpes a veces causaba la detonación en un cañón de artillería en el momento del disparo. En 1885, basándose en la investigación de Hermann Sprengel, el químico francés Eugène Turpin patentó el uso de ácido pícrico prensado y fundido en cargas explosivas y proyectiles de artillería . En 1887, el gobierno francés adoptó una mezcla de ácido pícrico y algodón pólvora con el nombre de Melinita . En 1888, Gran Bretaña comenzó a fabricar una mezcla muy similar en Lydd , Kent, con el nombre Lyddite . Japón siguió con una fórmula "mejorada" conocida como polvo Shimose . En 1889, un material similar, una mezcla de cresilato de amonio con trinitrocresol , o una sal de amonio de trinitrocresol, comenzó a fabricarse con el nombre de ecrasite en Austria-Hungría . En 1894 Rusia fabricaba proyectiles de artillería llenos de ácido pícrico. El picrato de amonio (conocido como Dunnite o explosivo D ) fue utilizado por los Estados Unidos a partir de 1906. Sin embargo, las carcasas llenas de ácido pícrico se vuelven inestables si el compuesto reacciona con las carcasas metálicas o de espoleta para formar picratos metálicos que son más sensibles que la matriz. fenol. La sensibilidad del ácido pícrico fue demostrada por la explosión de Halifax . El ácido pícrico se utilizó en la Batalla de Omdurman , [10] la Segunda Guerra de los Bóers , [11] la Guerra Ruso-Japonesa , [12] y la Primera Guerra Mundial . [13] Alemania comenzó a llenar los proyectiles de artillería con trinitrotolueno (TNT) en 1902. El tolueno estaba menos disponible que el fenol y el TNT es menos poderoso que el ácido pícrico, pero la mejora de la seguridad de la fabricación y el almacenamiento de municiones provocó el reemplazo del ácido pícrico por TNT para la mayoría fines militares entre las guerras mundiales. [14]
Los esfuerzos para controlar la disponibilidad de fenol , el precursor del ácido pícrico, enfatizan su importancia en la Primera Guerra Mundial . Se informa que los alemanes compraron suministros estadounidenses de fenol y lo convirtieron en ácido acetilsalicílico , es decir, aspirina , para mantenerlo alejado de los aliados. Ver gran diagrama de fenol . En ese momento, el fenol se obtenía del carbón como coproducto de los hornos de coque y la fabricación de gas para iluminación de gas . Laclede Gas informa que se le solicitó expandir la producción de fenol (y tolueno ) para ayudar al esfuerzo de guerra. [15] Tanto Monsanto [16] como Dow Chemical [17] comenzaron a fabricar fenol sintético en 1915, siendo Dow el principal productor. Dow describe el ácido pícrico como "el principal explosivo de campo de batalla utilizado por los franceses. Grandes cantidades [de fenol] también fueron a Japón, donde se convirtió en ácido pícrico vendido a los rusos". [18]
Thomas Edison necesitaba fenol para fabricar discos fonográficos . Respondió emprendiendo la producción de fenol en su planta de Silver Lake, Nueva Jersey, utilizando procesos desarrollados por sus químicos. [19] Construyó dos plantas con una capacidad de seis toneladas de fenol por día. La producción comenzó la primera semana de septiembre, un mes después de que comenzaran las hostilidades en Europa. Construyó dos plantas para producir benceno de materia prima en Johnstown, PA y Bessemer, AL , reemplazando los suministros que antes provenían de Alemania. Edison también fabricó tintes de anilina , que anteriormente habían sido suministrados por la empresa alemana de tintes . Otros productos de guerra incluyen xileno , p-fenilendiamina , goma laca y pirax . La escasez de tiempos de guerra hizo que estas empresas fueran rentables. En 1915, su capacidad de producción estaba totalmente comprometida a mediados de año.
Síntesis
El anillo aromático del fenol se activa hacia reacciones de sustitución electrofílica, y el intento de nitración del fenol , incluso con ácido nítrico diluido, da como resultado la formación de alquitranes de alto peso molecular. Para minimizar estas reacciones secundarias, el fenol anhidro se sulfona con ácido sulfúrico fumante y el ácido p -hidroxifenilsulfónico resultante se nitra luego con ácido nítrico concentrado . Durante esta reacción, se introducen grupos nitro y se desplaza el grupo ácido sulfónico . La reacción es muy exotérmica y se requiere un cuidadoso control de la temperatura. Otro método de síntesis de ácido pícrico es la nitración directa de 2,4-dinitrofenol con ácido nítrico. [20] [21]
Usos
Con mucho, el mayor uso ha sido en municiones y explosivos. Explosive D , también conocido como Dunnite, es la sal de amonio del ácido pícrico. La dunita es más potente pero menos estable que el explosivo TNT más común (que se produce en un proceso similar al ácido pícrico pero con tolueno como materia prima). La picramida, formada por la aminación de ácido pícrico (que suele comenzar con Dunnite), se puede aminar más para producir el explosivo TATB muy estable .
Ha encontrado algún uso en química orgánica para la preparación de sales cristalinas de bases orgánicas (picratos) con el propósito de identificación y caracterización.
En metalurgia, un ácido pícrico al 4% en etanol grabado denominado "picral" se ha utilizado comúnmente en metalografía óptica para revelar los límites de grano de austenita anteriores en aceros ferríticos. Los peligros asociados con el ácido pícrico han significado que se haya reemplazado en gran medida por otros agentes de grabado químicos. Sin embargo, todavía se utiliza para grabar aleaciones de magnesio, como AZ31.
La solución de Bouin es una solución fijadora común que contiene ácido pícrico y se utiliza para muestras de histología . [22] Mejora la tinción de los tintes ácidos, pero también puede provocar la hidrólisis de cualquier ADN de la muestra. [23]
Las pruebas de laboratorio de química clínica utilizan ácido pícrico para la reacción de Jaffe para analizar la creatinina . Forma un complejo coloreado que se puede medir mediante espectroscopia. [24]
El ácido pícrico forma isopururato rojo con cianuro de hidrógeno (HCN). Mediante medición fotométrica del colorante resultante, se puede usar ácido pícrico para cuantificar el cianuro de hidrógeno. [25]
A principios del siglo XX, se utilizó ácido pícrico para medir los niveles de glucosa en sangre. Cuando se combinan y calientan glucosa, ácido pícrico y carbonato de sodio , se forma un color rojo característico. Con una solución de glucosa de calibración, el color rojo se puede utilizar para medir los niveles de glucosa añadidos. Esto se conoce como el método de Lewis y Benedict para medir la glucosa. [26]
Con mucha menos frecuencia, el ácido pícrico húmedo se ha utilizado como tinte para la piel o como agente de marca temporal. Reacciona con las proteínas de la piel para dar un color marrón oscuro que puede durar hasta un mes.
A principios del siglo XX, el ácido pícrico se almacenaba en las farmacias como antiséptico y como tratamiento para quemaduras , malaria , herpes y viruela . La gasa empapada en ácido pícrico también se almacenaba comúnmente en los botiquines de primeros auxilios de ese período como tratamiento para quemaduras. Se utilizó especialmente para el tratamiento de las quemaduras sufridas por las víctimas del desastre de Hindenburg en 1937. El ácido pícrico también se utilizó como tratamiento para el pie de trinchera que sufrieron los soldados apostados en el frente occidental durante la Primera Guerra Mundial . [27]
El ácido pícrico ha sido utilizado durante muchos años por los azadores de moscas para teñir la piel y las plumas de los lunares de un verde oliva oscuro para usar como señuelos de pesca. Su popularidad se ha visto atenuada por su naturaleza tóxica.
Seguridad
Las precauciones de seguridad modernas recomiendan almacenar el ácido pícrico húmedo para minimizar el peligro de explosión. El ácido pícrico seco es relativamente sensible a los golpes y la fricción , por lo que los laboratorios que lo utilizan lo almacenan en botellas bajo una capa de agua , lo que lo hace seguro. Se requieren botellas de vidrio o plástico, ya que el ácido pícrico puede formar fácilmente sales de picrato metálico que son incluso más sensibles y peligrosas que el ácido en sí. Industrialmente, el ácido pícrico es especialmente peligroso porque es volátil y se sublima lentamente incluso a temperatura ambiente. Con el tiempo, la acumulación de picratos en superficies metálicas expuestas puede constituir un peligro de explosión. [28]
La gasa de ácido pícrico, si se encuentra en botiquines de primeros auxilios antiguos, presenta un peligro para la seguridad porque el ácido pícrico de esa época (60-90 años) se habrá cristalizado e inestable, y puede haber formado picratos metálicos por el almacenamiento prolongado en un botiquín de primeros auxilios de metal caso.
Las unidades de eliminación de bombas a menudo se llaman para eliminar el ácido pícrico si se ha secado. [29] [30] En los Estados Unidos hubo un esfuerzo para retirar los contenedores de ácido pícrico seco de los laboratorios de las escuelas secundarias durante la década de 1980.
Se pueden encontrar municiones que contienen ácido pícrico en buques de guerra hundidos . La acumulación de picrates metálicos a lo largo del tiempo los hace sensibles a los golpes y extremadamente peligrosos. Se recomienda que los naufragios que contengan tales municiones no sean perturbados de ninguna manera. [31] El peligro puede disminuir cuando las conchas se corroen lo suficiente como para admitir agua de mar, ya que estos materiales son solubles en agua. [31]
Ver también
- Tabla de velocidades de detonación explosiva
- Factor RE
- Mancha de Verhoeff
Referencias
- ^ a b Nomenclatura de la química orgánica: Recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013 (Libro azul) . Cambridge: La Real Sociedad de Química . 2014. p. 691. doi : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
- ^ a b c d Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0515" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ "Ácido pícrico" . Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ↑ Peter Woulfe (1771) "Experimentos para mostrar la naturaleza del aurum mosaicum", Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres , 61 : 114-130. Véanse las páginas 127-130: "Un método para teñir lana y seda, de color amarillo, con índigo; y también con varias otras sustancias colorantes azules y rojas". y "Recibo por hacer el tinte amarillo". - donde Woulfe trata el índigo con ácido nítrico ("ácido de nitro").
- ^ Dumas, J. (1841). "Quatrième mémoire sur les types chimiques" [Cuarta memoria sobre tipos químicos]. Annales de Chimie et de Physique . 3ª serie (en francés). 2 : 204–232.Desde p. 228: "C'est sous ce nom que j'ai désigné l'acide carboazotique, ..." (Es por este nombre [es decir, ácido pícrico] que designé ácido carboazótico, ...)
- ↑ Auguste Laurent (1841) "Sur le phényle et ses dérivés" (Sobre el fenol y sus derivados), Annales de Chimie et de Physique , serie 3, 3 : 195-228; véanse especialmente las páginas 221–228.
- ^ Welter (1799). "Sur quelques matières particulières, trouvées dans les substancias animales, traitées par l'acide nitrique" [Sobre algunos materiales particulares, que se encuentran en sustancias animales, tratados con ácido nítrico]. Annales de Chimie et de Physique . Primera serie (en francés). 29 : 301-305.Desde p. 303: "Le lendemain je trouvai la capsule tapisée de cristaux dorés qui avoient la finesse de la soie, qui détonoient comme la poudre à canon, et qui, à mon avis, en auroient produit l'effet dans une arme à feu." (Al día siguiente, encontré el crisol cubierto de cristales dorados que tenían la finura de la seda, que detonaron como pólvora y que, en mi opinión, producirían el mismo efecto en un arma de fuego). Welter nombró ácido pícrico amer (amargo ): desde p. 304: "... je nommerai amer ". (... Lo llamaré "amargo".)
- ↑ Una teoría para explicar por qué las sales de picrato detonaron mientras que el ácido pícrico no lo hizo, fue propuesta por los químicos franceses Antoine Fourcroy y Louis Vauquelin en 1806 y reiterada por el químico francés Michel Chevreul en 1809. El ácido pícrico evidentemente contenía suficiente oxígeno dentro de sí mismo. es decir, estaba " superoxigenado " ( suroxigéné ) (Fourcroy y Vauquelin, 1806), p. 543; (Chevreul, 1809), pág. 129) - quemarse completamente incluso en ausencia de aire (porque incluso en ausencia de aire, el calor podría transformarlo completamente en gases, sin dejar carbono) ((Fourcroy y Vauquelin, 1806), págs. 542-543); (Chevreul, 1809), págs. 127-128) Sin embargo, cuando se quemó el ácido pícrico, el calor que se generó hizo que parte del ácido se evaporara, disipando tanto calor que sólo se producía la quema, no la detonación. Por el contrario, las sales de picrato eran sólidos que no se subliman, por lo que no disipan el calor; por tanto, detonaron ((Fourcroy y Vauquelin, 1806), p. 542); (Chevreul, 1809), págs. 129-130) Ver:
- Fourcroy; Vauquelin (1806). "Mémoire sur la découverte d'une nouvelle matière inflamable et détonnante, formée par l'action de l'acide nitrique sur l'indigo et les matières animales" [Memoria sobre el descubrimiento de una nueva sustancia inflamable y explosiva, formada por la acción de ácido nítrico sobre índigo y sustancias animales]. Mémoires de l'Institute des Sciences et Arts (en francés). 6 : 531–543.
- Chevreul (1809). "Extrait d'un mémoire sur les substancias amères formées par la réaction de l'acide nitrique sur l'indigo" [Extracto de una memoria sobre las sustancias amargas formadas por la reacción del ácido nítrico con el índigo]. Annales de Chimie et de Physique (en francés). 72 : 113-142.
- ^ Nota:
- En marzo de 1871, Sprengel detonó ácido pícrico en las fábricas de pólvora de John Hall & Sons en Faversham en Kent, Inglaterra.
- Sprengel presentó patentes en Gran Bretaña para "explosivos de seguridad" (es decir, explosivos estables) el 6 de abril de 1871 (núm. 921) y el 5 de octubre de 1871 (núm. 2642); en la última patente, Sprengel propuso utilizar ácido pícrico disuelto en ácido nítrico como explosivo.
- Hermann Sprengel (1873) "Sobre una nueva clase de explosivos que no son explosivos durante su fabricación, almacenamiento y transporte", Journal of the Chemical Society , 26 : 796–808 doi : 10.1039 / js8732600796 .
- Hermann Sprengel, El descubrimiento del ácido pícrico (melinita, lyddita) "como un potente explosivo" ... , 2ª ed. (Londres, Inglaterra: Eyre & Spottiswoode, 1903). Este panfleto es una colección de letras (esplenéticas) en las que Sprengel defiende su prioridad en el uso del ácido pícrico como alto explosivo.
- ^ Brown, GI (1998). El big bang: una historia de explosivos . Stroud, Gloucestershire: Pub Sutton. pag. 151-163. ISBN 0-7509-1878-0. OCLC 40348081 .
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- ↑ (1922) [1] Historia de la Gran Guerra - Cirugía de la guerra, vol. 1 , pág. 175.
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- ↑ a b Albright, p.78
Otras lecturas
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- Brown, David K .; McCallum, Iain (2001). "Explosiones de municiones en la Primera Guerra Mundial". Buque de guerra internacional . Organización Internacional de Investigaciones Navales. XXXVIII (1): 58–69. ISSN 0043-0374 .
- Cooper, Paul W., Explosives Engineering , Nueva York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8
- CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos