Пикриновая кислота: формула, структура и свойства
Пикриновая кислота - удивительное вещество с богатой историей и широким спектром применения. Открытая еще в XVII веке, она до сих пор находит применение как в мирных, так и в военных целях. Давайте подробнее поговорим об истории открытия пикриновой кислоты, ее формуле и структуре.
История открытия
Считается, что впервые соли пикриновой кислоты (пикраты) были получены в 1642 году Глаубером при обработке азотной кислотой шерсти и рога. Однако кислотные свойства этого вещества впервые описал лишь в 1783 году Гаусман.
В 1841 году Маршан предложил для пикриновой кислоты формулу C12H6N6O14, которая вдвое превышала истинную. Правильную формулу C6H2(NO 2)3OH установил в 1842 году Лоран, доказав, что это соединение можно получить нитрованием фенола. Он же выделил динитрофенол как промежуточный продукт.
В 1869 году Шмидт и Глутц усовершенствовали метод синтеза, предложив сначала сульфировать фенол, а затем уже нитровать.
О взрывчатых свойствах пикриновой кислоты впервые сообщил в 1799 году Велтер. Однако долгое время это вещество использовали только как краситель. Лишь в 1886 году Тюрпен обнаружил, что сплавленный тринитрофенол способен детонировать.
Химические свойства и структура
(NO₂)₃C₆H₂OH - вот молекулярная формула пикриновой кислоты. В этой формуле:
- C - атом углерода
- H - атом водорода
- N - атом азота
- O - атом кислорода
Как видно из формулы, в состав этого вещества входят три нитрогруппы NO 2. Именно они придают ему взрывчатые свойства.
Чистый тринитрофенол представляет собой твердое кристаллическое вещество желтого цвета со сладковато-горьким вкусом. Он относительно плохо растворяется в холодной воде, но гораздо лучше - в горячей, а также в органических растворителях.
Будучи производным фенола, пикриновая кислота обладает кислотными свойствами, способна вступать в реакции с образованием солей (пикратов). Наиболее распространены пикраты натрия, калия и аммония.
Скорость детонации пикриновой кислоты линейно возрастает с увеличением ее плотности и может достигать 7400 м/с в плавленом состоянии. Это одно из самых мощных бризантных ВВ.
Применение
Уникальные свойства пикриновой кислоты определили ее широчайшее использование как в мирных, так и в военных целях на протяжении почти трех веков.
- Краситель для тканей
- Аналитический реагент
- Инициирующее ВВ
- Компонент боеприпасов
Особенно активно пикриновая кислота применялась для снаряжения снарядов в Первую и Вторую мировые войны. До сих пор она входит в состав некоторых промышленных ВВ.
К сожалению, это вещество также привлекает внимание террористов из-за высокой разрушительной способности и относительной простоты изготовления.
| Достоинства | Недостатки |
| Высокая мощность | Токсичность |
| Технологичность | Коррозионная активность |
Как видно, у пикриновой кислоты есть как достоинства, так и недостатки. Главное - использовать это удивительное вещество с умом и осторожностью.
Влияние на организм
К сожалению, наряду с полезными свойствами, пикриновая кислота обладает высокой токсичностью. При попадании внутрь организма она раздражает слизистые оболочки и кожу, поражает печень и почки.
Характерным признаком отравления пикриновой кислотой является желтая окраска кожи и глаз. Кроме того, этому веществу присущ очень горький вкус.
Особую опасность представляет постепенное накопление пикратов на металлических поверхностях, которое со временем может привести к взрыву.
Синтез пикриновой кислоты
Существует несколько методов получения пикриновой кислоты. Самый простой - прямое нитрование фенола азотной кислотой. Однако он дает низкий выход продукта и сопровождается множеством побочных реакций.
Более эффективен двухстадийный синтез с предварительным сульфированием фенола. Сначала идет обработка H2SO4 с получением фенолсульфокислот, затем - нитрование.
Применение в аналитической химии
Благодаря ярко-желтой окраске водных растворов пикриновая кислота широко используется в качестве индикатора и аналитического реагента для качественного и количественного определения многих элементов.
В частности, по реакции образования кристаллических осадков пикратов можно обнаруживать ионы натрия, калия, кальция и некоторых других металлов. Пикриновая кислота позволяет точно определять концентрации растворов щелочных металлов.
Пикриновая кислота в истории
За более чем три века с момента открытия пикриновая кислота успела сыграть заметную роль в истории. Особенно ярко ее взрывчатые и физиологические свойства проявились в ходе русско-японской и двух мировых войн.
Так, в 1904-1905 годах японская армия активно использовала 75-мм и горные орудия, снаряженные снарядами «шимозе» на основе пикриновой кислоты. Это давало значительное преимущество на поле боя.
Применение пикриновой кислоты в Первую мировую войну
В годы Первой мировой войны пикриновая кислота стала одним из основных бризантных взрывчатых веществ для снаряжения артиллерийских снарядов. Особенно активно она использовалась в армиях Франции, Германии и России.
Однако уже к концу войны стало ясно, что у пикриновой кислоты есть существенные недостатки:
- Высокая чувствительность к ударам
- Склонность к самовозгоранию при хранении
- Коррозионная активность по отношению к металлам
Поэтому после 1918 года в армиях ведущих стран начался постепенный переход к менее опасному тринитротолуолу (TNT).
Применение пикриновой кислоты в артиллерии
На протяжении десятилетий пикриновая кислота оставалась одним из основных бризантных ВВ для снаряжения артиллерийских снарядов.
Благодаря высокой мощности взрыва она хорошо подходила для разрушения фортификационных сооружений, дотов, дзотов и других объектов обороны. Кроме того, снаряды на основе пикриновой кислоты способны вызывать масштабные пожары из-за выделения большого количества кислорода в момент взрыва.
Токсичные свойства
Помимо взрывной опасности, пикриновая кислота представляет серьезную угрозу для здоровья людей и окружающей среды.
При попадании внутрь организма она вызывает раздражение и ожоги слизистых оболочек, поражает печень, почки, кроветворные органы. Характерным признаком отравления является желтая окраска кожных покровов.
Кроме того, длительное воздействие паров пикриновой кислоты может стать причиной развития аллергии, бронхита и других заболеваний органов дыхания.