Estrutura, síntese, propriedades e usos do ácido pícrico

4448
Egbert Haynes

O Ácido Pícrico é um composto químico orgânico altamente nitrado cujo nome IUPAC é 2,4,6-trinitrofenol. Sua fórmula molecular é C6Hdois(NÃOdois)3OH. É um fenol muito ácido e pode ser encontrado como picrato de sódio, amônio ou potássio; ou seja, em sua forma iônica C6Hdois(NÃOdois)3Com um.

É um sólido de forte sabor amargo, de onde deriva seu nome, da palavra grega 'prikos', que significa amargo. É encontrado na forma de cristais amarelos úmidos. Sua dessecação ou desidratação é perigosa, pois aumenta as propriedades instáveis ​​que o tornam explosivo.

Molécula de ácido pícrico. Fonte: Iomesus [domínio público]

A molécula de ácido pícrico é mostrada acima. Na imagem é difícil reconhecer as ligações e os átomos porque isso corresponde à representação de sua superfície de Van der Waals. A próxima seção aborda a estrutura molecular em mais detalhes..

Alguns compostos intermediários, vários sais de picrato e complexos de ácido pícrico são sintetizados a partir do ácido pícrico..

O ácido pícrico é usado como base para a síntese de corantes amarelos permanentes. Alguns patologistas e pesquisadores usam na fixação ou coloração de seções de tecido e outros processos imunohistoquímicos..

É muito útil na fabricação de produtos farmacêuticos. Além disso, é utilizado na produção de fósforos e explosivos. Também é usado para gravar metais, fazer vidros coloridos e na determinação colorimétrica de parâmetros biológicos como a creatinina..

Por outro lado, o ácido pícrico é irritante quando entra em contato com a pele, mucosa respiratória, ocular e digestiva. Além de danificar a pele, pode afetar gravemente os rins, o sangue e o fígado, entre outros órgãos..

Índice do artigo

  • 1 Estrutura
    • 1.1 Fenol ácido
    • 1.2 Estrutura de cristal
  • 2 Síntese
    • 2.1 Nitração direta de fenol
  • 3 Propriedades físicas e químicas
    • 3.1 Peso molecular
    • 3.2 Aparência física
    • 3,3 Odor
    • 3.4 Sabor
    • 3.5 Ponto de fusão
    • 3.6 Ponto de ebulição
    • 3.7 Densidade
    • 3.8 Solubilidade
    • 3.9 Corrosividade
    • 3,10 pKa
    • 3.11 Instabilidade
  • 4 usos
    • 4.1 Pesquisa
    • 4.2 Química Orgânica
    • 4.3 Na indústria
    • 4.4 Aplicações militares
  • 5 Toxicidade
  • 6 referências

Estrutura

Estrutura e cargas formais em ácido pícrico. Fonte: Cvf-ps [domínio público]

A imagem superior mostra todas as ligações e a própria estrutura da molécula de ácido pícrico em maiores detalhes. Consiste em um fenol com três substituintes nitro.

Percebe-se que nos grupos NÃOdois o átomo de nitrogênio tem carga parcial positiva e, portanto, exige a densidade eletrônica de seu entorno. Mas, o anel aromático também atrai elétrons para si, e antes dos três NÃOdois acaba abrindo mão de parte de sua própria densidade eletrônica.

Em conseqüência disso, o oxigênio do grupo OH tende mais a compartilhar um de seus pares eletrônicos livres para suprir a deficiência eletrônica sofrida pelo anel; e ao fazer isso, a ligação C = O é formada+-H. Esta carga positiva parcial no oxigênio enfraquece a ligação O-H e aumenta a acidez; ou seja, ele será liberado como um íon de hidrogênio, H+.

Fenol ácido

É por essa razão que esse composto é um ácido excepcionalmente forte (e reativo), ainda mais do que o próprio ácido acético. No entanto, o composto é na verdade um fenol cuja acidez supera a dos outros fenóis; devido, como mencionado, aos substituintes NOdois.

Portanto, por ser um fenol, o grupo OH tem prioridade e direciona a enumeração na estrutura. Os três NÃOdois eles estão localizados nos carbonos 2, 4 e 6 do anel aromático em relação ao OH. É aqui que a nomenclatura IUPAC para este composto é derivada: 2,4,6-Trinitrofenol (TNP).

Se os grupos não estivessem lá, NÃOdois, ou se houvesse um número menor deles no anel, a ligação O-H enfraqueceria menos e, portanto, o composto teria menos acidez.

Estrutura de cristal

As moléculas de ácido pícrico são organizadas de maneira que favoreçam suas interações intermoleculares; seja para a formação de ligações de hidrogênio entre os grupos OH e NOdois, forças dipolo-dipolo, ou repulsões eletrostáticas entre regiões deficientes de elétrons.

Pode-se esperar que os grupos NÃOdois eles se repeliam e se orientavam na direção dos anéis aromáticos vizinhos. Além disso, os anéis não seriam capazes de se alinhar um sobre o outro devido ao aumento das repulsões eletrostáticas..

Produto de todas essas interações, o ácido pícrico consegue formar uma rede tridimensional que define um cristal; cuja célula unitária corresponde a um sistema cristalino do tipo ortorrômbico.

Síntese

Inicialmente, foi sintetizado a partir de compostos naturais como derivados de chifres de animais, resinas naturais, entre outros. A partir de 1841, o fenol tem sido usado como um precursor do ácido pícrico, seguindo várias rotas ou através de vários procedimentos químicos.

Como já mencionado, é um dos fenóis mais ácidos. Para sintetizá-lo, o fenol primeiro passa por um processo de sulfonação, seguido por um processo de nitração..

A sulfonação do fenol anidro é realizada tratando o fenol com ácido sulfúrico fumante, produzindo substituições eletrofílicas aromáticas de H por grupos sulfonato, SO3H, na posição -orto e -para em relação ao grupo OH.

Este produto, ácido 2,4-fenoldissulfônico, passa pelo processo de nitração, tratando-o com ácido nítrico concentrado. Ao fazer isso, os dois grupos SO3H são substituídos por grupos nitro, NÃOdois, e um terceiro entra na outra posição nitro. A seguinte equação química ilustra isso:

Nitração do ácido 2,4-fenoldissulfônico. Fonte: Gabriel Bolívar.

Nitração direta de fenol

O processo de nitração de fenol não pode ser realizado diretamente, pois são gerados alcatrões de alto peso molecular. Este método de síntese requer um controle muito cuidadoso da temperatura, pois é muito exotérmico:

Nitração direta de fenol. Fonte: akane700 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

O ácido pícrico pode ser obtido por meio do processo de nitração direta do 2,4-dinitrofenol, com ácido nítrico.

Outra forma de síntese é o tratamento do benzeno com ácido nítrico e nitrato mercúrico..

Propriedades físicas e químicas

Peso molecular

229,104 g / mol.

Aparência física

Massa amarela ou suspensão de cristais úmidos.

Odor

É inodoro.

Gosto

É muito amargo.

Ponto de fusão

122,5 ° C.

Ponto de ebulição

300 ° C Mas, quando derretido, ele explode.

Densidade

1,77 g / mL.

Solubilidade

É um composto moderadamente solúvel em água. Isso ocorre porque seus grupos OH e NOdois eles podem interagir com moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio; embora o anel aromático seja hidrofóbico e, portanto, prejudique sua solubilidade.

Corrosividade

O ácido pícrico é geralmente corrosivo para metais, exceto estanho e alumínio.

pKa

0,38. É um ácido orgânico forte.

Instabilidade

O ácido pícrico é caracterizado por propriedades instáveis. Constitui um risco para o meio ambiente, é instável, explosivo e tóxico.

Deve ser armazenado bem fechado para evitar a desidratação, uma vez que o ácido pícrico é muito explosivo se secar. Muito cuidado deve ser tomado com sua forma anidra, pois é muito sensível ao atrito, choque e calor..

O ácido pícrico deve ser armazenado em locais frescos e ventilados, longe de materiais oxidáveis. É irritante em contato com a pele e membranas mucosas, não deve ser ingerido e é tóxico para o corpo.

Formulários

O ácido pícrico tem sido amplamente utilizado em pesquisas, química, indústria e militares..

Investigação

Quando usado como fixador de células e tecidos, melhora os resultados da coloração com corantes ácidos. Isso acontece com métodos de coloração tricrômicos. Após a fixação do tecido com formalina, uma nova fixação com ácido pícrico é recomendada..

Desta forma, é garantida uma coloração intensa e muito viva dos tecidos. Você não obtém bons resultados com corantes básicos. No entanto, deve-se tomar precauções, pois o ácido pícrico pode hidrolisar o DNA se deixado por muito tempo..

Quimica Organica

-Em química orgânica, é usado como picratos alcalinos para realizar a identificação e análise de várias substâncias.

-É usado em química analítica de metais.

-Em laboratórios clínicos, é usado na determinação dos níveis de creatinina sérica e urinária..

-Também tem sido usado em alguns dos reagentes usados ​​para a análise dos níveis de glicose..

Na indústria

-No nível da indústria fotográfica, o ácido pícrico tem sido usado como um sensibilizador em emulsões fotográficas. Tem feito parte da produção de produtos como agrotóxicos, inseticidas fortes, entre outros.

-O ácido pícrico é usado para sintetizar outros intermediários químicos como cloropicrina e ácido picrâmico, por exemplo. Alguns medicamentos e tintas para a indústria do couro têm sido feitos a partir desses compostos..

-O ácido pícrico passou a ser utilizado no tratamento de queimaduras, como anti-séptico e outras condições, antes que sua toxicidade se tornasse evidente.

-Componente importante devido à sua natureza explosiva na fabricação de fósforos e baterias.

Aplicações militares

-Devido à alta explosividade do ácido pícrico, ele tem sido usado em fábricas de munição para armas militares.

-O ácido pícrico prensado e fundido tem sido usado em projéteis de artilharia, granadas, bombas e minas.

-O sal de amônio do ácido pícrico tem sido usado como explosivo, é muito poderoso, mas menos estável do que o TNT. Por um tempo, foi usado como um componente de combustível de foguete.

Toxicidade

Está provado que é muito tóxico para o corpo humano e em geral para todos os seres vivos.

Recomenda-se evitar inalação e ingestão, devido à sua toxicidade oral aguda. Também causa mutação em microrganismos. Tem efeitos tóxicos na vida selvagem, mamíferos e meio ambiente em geral.

Referências

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. Aminas. (10º edição.). Wiley plus.
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
  3. Wikipedia. (2018). Ácido Pícrico. Recuperado de: en.wikipedia.org
  4. Universidade de Purdue. (2004). Explosão de ácido pícrico. Recuperado de: chemed.chem.purdue.edu
  5. Projeto de Cristalografia 365. (10 de fevereiro de 2014). Menos do que amarelo suave - a estrutura do ácido pícrico. Recuperado de: crystallography365.wordpress.com
  6.  PubChem. (2019). Ácido Pícrico. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Baker, J. R. (1958). Ácido Pícrico. Methuen, Londres, Reino Unido.

Ainda sem comentários