Sprāgstvielas/Pikrīnskābe
| Pikrīnskābe | |
|---|---|
 Struktūrformula | |
| Ķīmiskā formula | C6H2(NO2)3OH |
| Molmasa | 229,1056 g/mol |
| Blīvums | 1763 kg/m3 |
| Kušanas temperatūra | 395,65 K (122,5°C) |
| Fenols | |
 Struktūrformula | |
| Ķīmiskā formula | C6H5OH |
| Molmasa | 94,11 g/mol |
| Blīvums | 1070 kg/m3 |
| Kušanas temperatūra | 40,5°C |
| Viršanas temperatūra | 181,7°C |
| Salicilskābe | |
 Struktūrformula | |
| Ķīmiskā formula | C6H4OHCOOH |
| Molmasa | 138,12 g/mol |
| Blīvums | 1440 kg/m3 |
| Kušanas temperatūra | 159°C |
| Viršanas temperatūra | 211°C (pie 2666Pa) |
Pikrīnskābe (2,4,6-trinitrofenols, TNP, C6H2(NO2)3OH) ir dzeltena, kristāliska, indīga viela, kas diezgan slikti šķīst ūdenī. Tas ir viens no skābākajiem fenoliem (būtībā - nitrofenols). Pikrīnskābe ir sprāgstviela. Tā reaģē ar daudziem metāliem veidojot sāļus - pikrātus, kas ir nestabilas sprāgstvielas. Pikrīnskābe ir arī dzeltenā krāsviela.
Iegūšana
Pikrīnskābi iegūst nitrējot fenolu, salicilskābi vai acetilsalicilskābi ar sērskābes un slāpekļskābes maisījumu. (par izejvielām lietojot salicilskābi vai acetilsalicilskābi, tās noārdās līdz fenolam). Vēl eksistē arī metode, kur tieši nitrē benzolu, lietojot dzīvsudraba nitrāta katalizatoru.
Fenola metode 1
Šī metode ir no [1]
Izejvielas
Izejvielas ir sērskābe (aprakstīta atsevišķi), slāpekļskābe (aprakstīta atsevišķi) un fenols.
Fenols (karbolskābe, C6H5OH) tīrā veidā ir bezkrāsaina kristāliska viela ar specifisku smaku (ož pēc guaša krāsām). Oksidējoties ar gaisa skābekli, fenola kristāli kļūst sarkanīgi.
- Sērskābe (98%)
- Slāpekļskābe (65%)
Sintēze
- No fenola
Uz 0,8g fenola lieto 1ml sērskābes un 1,5 ml slāpekļskābes. Sākumā fenolu (25g) ieber sērskābē (31,25ml)(57,81g) un silda pie 100°C, kamēr maisījums paliek tumšs (apmēram 30min). Pēc tam atdzesē (atdzesējot šķidrums paliek viskozs) Pēc tam aukstam šķidrumam pieliek aukstu (atdzesētu) slāpekļskābi (47ml). Procesā izdalās slāpekļa oksīdi. Kad slāpekļa oksīdu izdalīšanās samazinās, var uzsildīt (zem 100°C), apmēram 1,5 stundas. Pēc tam atdzesē un pieliek 313ml auksta ūdens, lai izkristalizētu pikrīnskābi. Pēc tam maisījumu vēl atdzesē līdz 5°C, lai nogulsnētu atlikušo pikrīnskābi un nofiltrē. (maisījums satur koncentrētu sērskābi, tāpēc liekot klāt ūdeni, var uzsilt). Pēc filtrēšanas pikrīnskābi mazgā 1200ml auksta ūdens, lai aizvāktu nitrēšanas skābju paliekas.
Pikrīnskābi vēlams glabāt mitru (30% mitrums) un turēt tālāk no metāliem (lai neveidotos pikrāti). Pārrēķinot vielu daudzumus (uz lielākiem vai mazākiem) var atšķirties laiki.
Salicilskābes metode 1
Šī metode ir no [2]
Izejvielas
Izejvielas ir sērskābe (aprakstīta atsevišķi), slāpekļskābe (aprakstīta atsevišķi) un salicilskābe vai acetilsalicilskābe.
Salicilskābe (2-hidroksibenzoskābe, C6H4OHCOOH) ir bezkrāsaina, kristāliska aromātiskā hidroksikarbonskābe. Salicilskābe ir bezkrāsaini adatveida kristāli ar saldskābu garšu, kas samērā labi šķīst ūdenī.
Acetilsalicilskābe (aspirīns) ir salicilskābes esteris, kur salicilskābes hidroksilgrupa ir esterificēta ar etiķskābi.
- Sērskābe (98%)
- Slāpekļskābe (65%)
Sintēze
Atšķiras tikai vielu daudzumu atiecības. Salicilskābe sērskābē sadalās ar fenolu un oglekļa dioksīdu. Acetilsalicilskābe sērskābē sadalās par salicilskābi (kas sadalās tālāk) un etiķskābi. Lietojot salicilskābi un 0,6g salicilskābe lieto 1 ml sērskābes un 1,5ml slāpekļskābes. Lietojot acetilsalicilskābi, uz 0,5g acetilsalicilskābes lieto 1ml sērskābes un 1,5ml slāpekļskābes.
Fenola metode 2
Šī metode ir no[3]
Izejvielas
Būtībā tās ir tādas pašas kā pirmajai fenola metodei, tikai atšķiras vielu daudzumi. Šeit uz tādu pašu daudzumu fenola lieto ~2x vairāk sērskābes (kuru pieliek divos piegājienos).
Sintēze
Izšķīdina 24ml fenola 14ml koncentrētā sērskābē, sildot (reflux) pie 120°C 6 stundas. Pēc tam atdzesē un pielej 46ml 72% sērskābes, samaisa un pēc tam lēnām piepilina (pa pilieniem, jo šī reakcija ir stipri eksotermiska) 175ml 70% slāpekļskābes. Pēc tam, kad visa skābe ir pielikta un reakcija ir beigusies, maisījumu silda pie 100°C 2 stundas. Pēc tam atstāj lai stāv kādas 8-12 stundas, lai nosēžas pikrīnskābes kristāli. Tos tad var nofiltrēt keramiskajā vai stikla filtrā (papīra filtru te nevar lietot tāpēc ka koncentrētā skābe saēdīs papīru)(Ja ir pieejami tikai papīra filtri, skābi ir jāatšķaida, lai varētu filtrēt.). Iegūtos kristālus nomazgā ar nelielu daudzumu ūdens. Lai attīrītu tālāk, tos var pārkristalizēt no karsta ūdens.
Acetilsalicilskābes metode 2
Šī metode ir no[4]
Izejvielas
Izejvielas ir acetilsalicilskābe (aspirīns), koncentrēta sērskābe un kālija vai nātrija nitrāti. Acetilsalicilskābes sākotnējai attīrīšanai vajag arī etanolu.
Sintēze
Sasmalcina 100 aspirīna tabletes un ekstrahē no tām acetilsalicilskābi ar 500ml 95% etanolu. Pēc samaisīšanas drusku sildot (nav norādīta temperatūra, bet te tas nav kritiski) ļauj šķīst 15 min. Pēc tam siltu nofiltrē. Filtrātu pēc tam ietvaicē lai iegūtu acetilsalicilskābes kristālus, kurus izžāvē. Tos kristālus pēc tam izšķīdina 700 ml koncentrētas (95-100%) sērskābes. Silda un maisa kamēr izšķīst. Pēc tam, kad visa acetilsalicilskābe ir izšķīdusi, pieliek 90g KNO3 vai NaNO3. Nitrātu liek klāt lēni, jo tas reaģē eksotermiski. Liekot klāt nitrātu, izdalās slāpekļa dioksīds. Pēc tam, kad ir pielikts viss nitrāts, maisījumu atdzesē līdz istabas temperatūrai, ik pa dažām minūtēm apmaisot. Tad, kad atdzisis, maisījumu ielej 1500ml ledusauksta ūdens, lai nogulsnētu pikrīnskābi. Nolej ~1l skābes-ūdens maisījuma un pēc tam pieliek vēl 1l ūdens. Iegūto maisījumu filtrē, lai iegūtu pikrīnskābes kristālus. Pikrīnskābi var attīrīt, pārkristalizējot no karsta ūdens.
3. metode (no benzola)
Šī metode arī ir no[5]
Izejvielas
Izejvielas ir benzols un slāpekļskābe, par katalizatoru lieto dzīvsudraba nitrātu. Benzols ir drusku gaistošs, degošs šķidrums. Tas ir vienkāršākais aromātiskais ogļūdeņradis. Tā, kā tas ir kancerogēns, to mazos daudzumos dabūt paliek arvien sarežģītāk.
Sintēze
Izšķīdina 10g dzīvsudraba nitrāta 600ml 70% slāpekļskābes. Šajam šķīdumam pielej 228ml benzola. Šo maisījumu silda (reflux) 7 stundas smilšu vannā (nav norādīta temperatūra). Pēc tam destilē (karsējot ne augstākā temperatūrā par 100°C). Sākumā pārdestilēsies neizreaģējušais benzols, pēc tam nitrobenzols un pēc tam dinitrobenzola un dinitrofenola maisījums. Destilāciju turpina, kamēr šie visi ir atdalīti. Negaistošais atlikums satur pikrīnskābi. To filtrē, kamēr tas ir karsts un tad ļauj sakristalizēties. Šo vielu var attīrīt pārkristalizējot no karsta ūdens.
Attīrīšana
Abos informācijas avotos (powerlabs un roguesci), pie sagatavošanas tālāk ir arī sadaļa par attīrīšanu. Abos gadījumos lieto pārkristalizēšanu no šķīduma.
Powerlabs dati. Pārkristalizē no šķīdinātāja, kas satur 1 tilpuma daļu etanola un 2 tilpuma daļas ūdens (~33% etanola šķīdums). Šķīdība šajā šķīdinātājā ir ~1g/9ml. Attvaicējot šķīdinātāju vielu nevajag pārāk daudz sildīt. Lieto vakuumfiltrēšanu un žāvēšanu vakuumā (lai nevajadzētu tik augstu temperatūru).
Roguesci dati. Pārkristalizē no verdoša ūdens. Šķīdība ir ~15g/1000ml. Filtrē karstu, slikti šķīstošie brūnās eļļas pilieni ir blakusprodukti un tos jāatdala. Pēc filtrēšanas lēnām atdzesē.
Vēl
- w:Pikrīnskābe - vikipēdijas raksts par pikrīnskābi