1,3,5-Trinitrobenzen

1,3,5-Trinitrobenzen (TNB) – organiczny związek chemiczny z grupy nitrozwiązków, trinitrowa pochodna benzenu o właściwościach wybuchowych. Ma dwa izomery podstawienia: 1,2,3-trinitrobenzen i 1,2,4-trinitrobenzen. Pomimo dobrych parametrów detonacyjnych, nie znalazł zastosowania jako materiał wybuchowy.

1,3,5-Trinitrobenzen

Nazewnictwo Nomenklatura systematyczna (IUPAC) 1,3,5-trinitrobenzen Inne nazwy i oznaczenia sym-trinitrobenzen, TNB, sym-TNB
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny	C6H3N3O6
Masa molowa	213,10 g/mol
Identyfikacja
Numer CAS	99-35-4
PubChem	7434
InChI InChI=1S/C6H3N3O6/c10-7(11)4-1-5(8(12)13)3-6(2-4)9(14)15/h1-3H InChIKey UATJOMSPNYCXIX-UHFFFAOYSA-N
Właściwości Gęstość 1,76 g/cm³[1]; ciało stałe 1,4775 g/cm³ (152 °C)[2]; ciecz Rozpuszczalność w wodzie 0,28 g/kg H2O[3] w innych rozpuszczalnikach słabo w etanolu i eterze, dobrze w benzenie i pirydynie, bardzo dobrze w acetonie[2] Temperatura topnienia 123,2 °C[1] 122,9 °C[2] Temperatura wrzenia 315 °C[2]
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[4] Niebezpieczeństwo Zwroty H H201, H300, H310, H330, H373, H410 Zwroty P P260, P264, P273, P280, P284, P301, P310 Europejskie oznakowanie substancji oznakowanie ma znaczenie wyłącznie historyczne Na podstawie Rozporządzenia CLP, zał. VI[4] Wybuchowy (E) Silnie toksyczny (T+) Groźny dla środowiska (N) Zwroty R R3, R26/27/28, R33, R50/53 Zwroty S S1/2, S28, S36/37, S45, S60, S61 Numer RTECS DC3850000
Podobne związki
Podobne związki	TNT, TNP
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Otrzymywanie

Bezpośrednie nitrowanie benzenu do trinitrobenzenu wymaga drastycznych warunków przeprowadzania procesu (na etapie wprowadzania trzeciej grupy nitrowej) i jednocześnie uzyskuje się produkt z małą wydajnością. Stąd ta metoda nie jest z reguły wykorzystywana. Dobrą wydajność otrzymywania TNB osiąga się poprzez utlenianie pochodnych 1,3,5-trinitrobenzenu (np. trotylu) do kwasu 2,4,6-trinitrobenzoesowego i dekarboksylacji tego kwasu^[5][6]. Inną metodą jest redukcja chlorku pikrylu za pomocą miedzi w 85% roztworze etanolu w temperaturze wrzenia^[6][7].

Trinitrobenzen jest również produktem rozkładu fotochemicznego trotylu i występuje w miejscach zanieczyszczonych tym materiałem wybuchowym^[8].

Właściwości

Trinitrobenzen jest trwały w kwaśnym środowisku, jednak w obecności zasad tworzy barwne kompleksy Meisenheimera^[9][10]. Działając łagodnymi utleniaczami (np. żelazocyjankiem potasu) można otrzymać kwas pikrynowy, natomiast działając siarczkiem sodu redukuje się jedną z grup nitrowych otrzymując 3,5-dinitroanilinę^[11]. Redukcja wszystkich trzech grup nitrowych (do triaminobenzenu) jest możliwa przy zastosowaniu cyny lub żelaza w kwasie solnym. Trinitrobenzen tworzy z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi i ich pochodnymi krystaliczne addukty^[12]. Podobne połączenia powstają również z aminami aromatycznymi, fenolami i nitrobenzenem. Addukty te są często barwne^[13].

Może być oczyszczany z niesymetrycznych izomerów poprzez siarczynowanie. W reakcji z wodnym roztworem siarczynu sodu tworzy się addukt C₆H₃(NO₂)₃·Na₂SO₃, który po zakwaszeniu środowiska rozpada się uwalniając TNB. Niesymetryczne trinitrobenzeny ulegają natomiast substytucji grupy nitrowej na grupę sulfonową z powstaniem soli sodowej^[5].

Trinitrobenzen ma nieco wyższe parametry detonacyjne od trotylu. Jego prędkość detonacji wynosi 7300 m/s (przy gęstości 1,71 g/cm3). Jest odporny na tarcie (powyżej 353 N), a jego wrażliwość na uderzenie wynosi 7,4 J. Zdolność do wykonania pracy badana w bloku ołowianym (próba Trauzla) wynosi 325 cm³^[7].

Zastosowanie

Z uwagi na uciążliwość i duże koszty produkcji przy zbyt małym zwiększeniu parametrów detonacyjnych względem trotylu, trinitrobenzen nie znalazł praktycznego zastosowania jako materiał wybuchowy^[5][7][14]. Może być stosowany jako wskaźnik pH w postaci roztworu 0,1–0,5% w etanolu (bezbarwny roztwór barwi się na pomarańczowo w zakresie pH 12–14)^[15]. Znajduje również zastosowanie w syntezie organicznej (np. do wytwarzania floroglucyny)^[5][14].

Przypisy

1. Meyer, Köhler i Homburg 2007 ↓, s. 348.
2. Lide 2009 ↓, Physical Constants of Organic Compounds, s. 3-510.
3. Lide 2009 ↓, Aqueous Solubility and Henry's Law Constants of Organic Compounds, s. 8-120.
4. 1,3,5-Trinitrobenzen, [w:] Classification and Labelling Inventory, Europejska Agencja Chemikaliów [dostęp 2015-01-10] (ang.).
5. Maranda i in. 1997 ↓, s. 149.
6. Urbański 1954 ↓, s. 106.
7. Meyer, Köhler i Homburg 2007 ↓, s. 349.
8. Noyes 1996 ↓, s. 107.
9. Maranda i in. 1997 ↓, s. 148.
10. Urbański 1954 ↓, s. 102.
11. Urbański 1954 ↓, s. 103.
12. Vogel 1984 ↓, s. 919.
13. Urbański 1954 ↓, s. 104.
14. Urbański 1954 ↓, s. 101.
15. Lide 2009 ↓, A.K. Covington: Acid-Base Indicators, s. 8-15.

Bibliografia

• David R.D.R. Lide David R.D.R. (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
• Andrzej Maranda, Stanisław Cudziło, Jerzy Nowaczewski, Andrzej Papliński: Podstawy chemii materiałów wybuchowych. Warszawa: Wojskowa Akademia Techniczna, 1997.
• Rudolf Meyer, Josef Köhler, Axel Homburg: Explosives. Wyd. 6. Weinheim: Verlag GmbH, 2007. ISBN 978-3-527-31656-4.
• Robert Noyes: Chemical Weapons Destruction and Explosive Waste/Unexploded Ordnance Remediation. New Jersey: Noyes Publications, 1996. ISBN 0-8155-1406-9. Brak numerów stron w książce
• Tadeusz Urbański: Chemia i technologia materiałów wybuchowych. T. I. Warszawa: Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1954.
• Arthur Israel Vogel: Preparatyka organiczna. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1984. ISBN 83-204-0579-3. Brak numerów stron w książce