Trinitrofenol

2, 4, 6-Trinitrofenol ( pikrin turşusu ) – kimyəvi formulu C₆H₂(NO₂)₃OH olan maddədir, fenolun nitrotörəməsidir. Molekul kütləsi 229,10 q/mol. Normal şəraitdə sarı rəngli kristallik maddədir. Pikrin turşuları və onun duzları (pikratlar) partlayıcı maddələr kimi, həmçinin analitik kimyada natriumun, kaliumun təyini üçün istifadə olunur.

Trinitrofenol
Ümumi
Sistematik adı	trinitrofenol
Kimyəvi formulu	C₆H₃N₃O₇
Molyar kütlə	229,10 q/mol
Fiziki xassələri
Sıxlıq	1,763 q/sm³
Termik xüsusiyyətlər
Ərimə nöqtəsi	122  °S
Qaynama nöqtəsi	300  °S
Buxarın təzyiqi	1 ± 1 mm Hg
Kimyəvi xassələri
Turşunun dissosasiya sabiti $pK_{a}$	0,25, 0,38
Optik xüsusiyyətlər
Sındırma əmsalı	1,76
Təsnifatı
CAS-da qeyd. nöm.	88-89-1
PubChem	6954
RTECS	TJ7875000
ChEBI	46149
ChemSpider	6688

Tarix

Pikrin turşusunun duzları– qurğuşun və kalium pikratlar, Qlauber tərəfindən (özünün işləyib hazırlanan üsulla)nitrat turşusunun yun və buynuzlara təsirindən 1642-ci ildə alındığı fərz edilir. 1771-ci ildə Piter Vulf (en:Peter Woulfe) trinitrofenolu nitrat turşusunun təbii boya maddəsi indiqoya təsiri ilə almışdır. Maddənin turş xassəli olması Qausman tərəfindən 1783-cü ildə aşkar edilmişdir. Sonra aparılan tədqiqatların nəticəsində trinitrofenolu nitrat turşusunun üzvi birləşmələrlə(məs. Ipək, təbii qatranlar və s. ) qarşılıqlı təsirindən alındığı qeyd edilir. 1841-ci ildə Marçand (Marchand) tərəfindən trinitrofenolun formulunun C12H6N6O14 bu cür (ikiləşmiş formada) olması fərz edilmişdir. Onun daha düz formulu isə Loran (Laurent), tərəfindən 1842-ci ildə təyin edilmişdir. O, müəyyən etmişdir ki, pikrin turşusu məhz trinitrofenoldur və fenolu nitrolaşdırmaqla almaq olar. Fenolun nitrolaşması mərhələsində aralıq məhsul kimi dinitrofenol alındığı da aşkar edilmişdir. 1869-cu ildə Şhmit və Qlutsem (Schmidt, Glutz) tərəfindən nitrolaşma prosesi təkmilləşdirilmişdir. Onlar prosesi ardıcıl olaraq əvvəlcə sulfolaşdırıb sonra isə nitrolaşdırmaq yolu ilə aparmağı təklif etmişlər. Pikratların partlama xüsusiyyətinə malik olmaları hələ 1799-cu ildə Valter (Welter) tərəfindən aşkar edilmişdir. Lakin onun bu məqsədlə tətbiq edilməsi təqribən 1830-cu illərə təsadüf edir. XIX əsrin ikinci yarısından etibarən pikratlardan (əsasən kalium və natrium) hərbi məqsədlər üçün mərmilərdə geniş istifadə olunmağa başlanır. Trinitrofenol uzun müddət yun və ipəyə sarı rəng vermək üçün boya maddəsi kimi istifadə edilmişdir. 1871-ci ildə tanınmış mütəxəssis Abel isbat etmişdir ki, trinitrofenol partlama xüsusiyyətinə malik deyil. Belə ki, yalnız pikratlar partlama qabiliyyətinə malikdir. Abeldən fərqli olaraq Şprenqel (Sprengel) isə 1873-cü ildə aşkar etmişdir ki, trinitrofenol detonasiya xassəsinə malikdir. 1886-cə ildə fransız mühəndisi Tyurpen (Turpin) trinitrofenolun ərimiş və ya sıxılmış vəziyyətinin detonasiya etdiyini müəyyən edərək onun silahlanmada istifadəsini təklif etmişdir. Bununla da trinitrofenolun güclü partlayıcı maddə kimi mərmilərdə istifadəsinin təməli qoyuldu və uzun müddət bu məqsədlər üçün istifadə edildi. Əridilmiş trinitrofenoldan istifadə etməklə artilleriya mərmilərinin istehsalına ilk dəfə olaraq Fransada, sonra isə digər ölkələrdə başlanmışdır. Rusiya imperiyasında trinitrofenol istehsalına 1894-cü ildə başlanmışdır. Rusiya imperiyasında bu maddənin adı fransızların işlətdiyi "melinit" adı ilə adlandırılırdı. 1904 – 1905-ci illərdə Rus-Yapon müharibəsi zamanı yapon ordusu 75 mm-lik səhra və dağ toplarında "şimoze" adlı trinitrofenol mərmlərindən geniş istifadə etmişlər. İkinci dünya müharibəsinə kimi o tədricən əhəmiyyətini itirməyə başladı. Bunun əsas səbəbi trinitrotoluolla müqayisədə daha çox həssas olması və korroziya yaratması olmuşdur. Bununla yanaşı sadə üsulla hazırlanması və ucuz başa gəlməsi onun terroristlər tərəfindən bu gün də istifadəsini mümkün edir.

Fiziki xassələri

Təmiz trinitrofenol – rəngsiz, sarı rəngli plastik kristallardan ibarət bərk maddədir, sıxlığı 1813 kq/m³, ərimə temperaturu 122,5 0C, buxar təzyiqi 195 0C – 2 mm hg.st., 225 0C — 50mm hg.st. ibarətdir. Ərintinin sıxlığı 124 0C – 1589 kq/m³, 170 0C – 1513 kq/m3təşkil edir. Qravimetrik (toz halında ) tozun sıxlığı 900–1000 kq/m³ ibarətdir.Tozlar, xüsusən qızdırıldıqda asan preslənir. 4500kq/m³ təzyiq altında preslənərkən sıxlıq 1740 kq/m³ olur. Adətən presləməni 2000kq/m³ aparırlar və bu zaman sıxlıq 1630 kq/m³ olur. Ərintini ehtiyatla soyutmaqla 1580–1610 kq/m³ sıxlıqda bərk maddə almaq mümkündür.

Kimyəvi xassələri

Həllolma

Soyuq suda həll olması zəifdir, məsələn +15 0C 1,1 % həll olur .Qaynar suda həll olması əhəmiyyətli dərəcədə artır (məsələn 100 0C 6,5 %). Başqa mənbələrdə göstərilir ki, həllolma +20 0C 1,14 %, +60 0C 2,94 % və +100 0C 9,14 %-dan ibarət olur. Mühitdə anionlar iştirak edərsə trinitrofenolun sulu məhlulu intensiv sarı rəngə boyanır. İonlaşmamış molekul susuz məhlulda rəngsizdir (məsələn petroleində). Güclü turşuların iştirakında da məhlul rəngsiz olur. Trinitrofenolun bu cür xassəyə malik olması onun turşu-əsas indikatoru kimi istifadə olunmasını mümkün edir. Etil spirtində və dietil efirində həllolma nisbətən yuxarıdır. Belə ki, həmin həlledicilərdə +20 0C 6,23 %, qaynama temperaturunda isə 66,2 q. miqdarda pikrin turşusu həll olur. Metil spirtində, qliserində,xloroformda,karbonsulfiddə, asetonda və xüsusən də benzolda yaxşı həll olur. Belə ki, +5 0C-də 3,7 q., +15 0C –də7,29q, +20 0C –də9.55q və +75 0C –də 96,77 q.-a kimi pikrin turşusu həll olur. Sulfat turşusunun sulu məhlulunda, turşunun qatılığının artması ilə həllolma da əhəmiyyətli dərəcədə artır.

Evtektik qarışıq

Trinitrofenol bir sıra birləşmələrlə evtektik qarışıq əmələ gətirir. Onun bu xassəsini nəzərə alaraq döyüş sursatlarında geniş istifadə etmişlər. İstifadə zamanı praktiki baxımdan digər nitrobirləşmələrlə qarışığı daha faydalı hesab edilmişdir: — nitronaftalinlə 1:1 nisbətdə qarışığı, ərimə temperaturu +49 ⁰C — trinitrotoluol 1:1nisbətdə qarışığı, ərimə temperaturu +47 ⁰C — trinitrokrezol 1:1nisbətdə qarışığı, ərimə temperaturu +70 ⁰C

Metallarla qarşılıqlı təsiri

Trinitrofenol kifayət qədər güclü turşudur. O, əvəzetmə reaksiyasına girərək metal duzları (pikratları) əmələ gətirir. Ən çox halda aşağıdakı pikratlara rast gəlinir:

— natrium pikrat C₆H₂(NO₂)₃ONa

— kalsiumpikrat[C₆H₂(NO₂)₃O]₂Ca

— dəmir pikrat [C₆H₂(NO₂)₃O]₃Fe₂

— qurğuşunpikrat[C₆H₂(NO₂)₃O]₂Pb

Bütün pikratlar bərk kristalik maddələrdir, trinitrofenola nisbətən daha həssasdırlar. Pikratların yüksək həssas olmasını nəzərə alaraq döyüş sursatlarının hazırlanması zamanı metalların qişasından güllənin izolə edilməsi üçün əlavə tədbirlər görülür.

Başqa xassələri

• Kalium sianidlə keyfiyyət reaksiyası. Trinitrofenol kalium sianidlə qırmızı rəngli izopurpur turşusunu əmələ gətirir.
• Trinitrofenol bir sıra aromatik kimyəvi maddələrlə dayanıqsız birləşmələr əmələ gətirir. Belə ki, o tam mükəmməl kovalent və ya kimyəvi ion rabitələrini əmələ gətirmir.
• Güclü oksidləşdiricilərin təsiri ilə oksidləşir. Qaynayan nitrat turşusunun təsiri ilə kəhraba turşusuna kimi oksidləşir. Qaynayan persulfatammoniumda tam oksidləşir:

C₆H₂(NO₂)₃OH → (NH₄)₂S₂O₃ + CO₂ + HNO₃ + HCN

• Natriumsulfid və ya hidrosulfidlə, dəmirsulfidlə pikram (picramic) turşusuna kimi reduksiya olunur. Alınan maddə diazodinitrofenol tipli boya maddələrinin istehsalı sənayesində xammal kimi istifadə olunur. Reduksiyanın davamlı olması triaminofenol əmələgəlməsi ilə nəticələnir.
• Qatı natriumhidroksid məhlulunda qaynatdıqda parçalanır:

C₆H₂(NO₂)₃OH → NH₃ + HCN + HNO₂

• Hipoxloritlə qaşılıqlı təsirdə olduqda parçalanaraq xlorpikrin əmələ gətirir:

C₆H₂(NO₂)₃OH + 11HOCl = 3CCl₃NO₂ + 3 CO₂ + 6H₂O + 2HCl

• HCİ iştirakı ilə xlor, çar arağı, kalium xlorat ilə qarşılıqlı təsirdə olaraq xloranili (chloranil)

və xlorpikrini əmələ gətirir.

Partlama xassəsi

Əsas xüsusiyyətləri

• Parçalanma reaksiyaları

C₆H₃N₃O₇ → C + CO + N₂ + H₂O

2C₆H₂(NO₂)₃OH = CO₂ + C + 10 CO +2 H₂O + H₂ + 3 N₂

• Bağlı bombada partlayış nəticəsində alınan maddələr: 71,05 % CO, 3,42 % CO2, 0,34 % O2, 1,02 % CH4, 13,8 % H2, 21,1 % N2
• CO₂-yə kimi oksidləşməsi üçün oksigen balansı – 45% olmalıdır.

Alınması

Fenolun bilavasitə nitrolaşması

Trinitrofenol fenolun qatı nitrat turşusu ilə bilavasitə nitrolaşması yolu ilə alına bilər:

C₆H₅OH + 3HNO₃ = C₆H₂(NO₂)₃OH +3H₂O

Reaksiya güclü istilik ayrılması ilə (ekzotermik) getdiyi üçün parçalanma və fenolun qatranlaşma məhsulları, o cümlədən müxtəlif aralıq məhsullarının alınmasına səbəb olur. Trinitrofenolun çıxımı aşağı olur və prosesdə xeyli miqdarda durulaşmış turşular alınır. Bütün bunlara baxmayaraq bu üsul birinci dünya müharibəsinə kimi əsas metod kimi öz əhəmiyyətini qoruyub saxlamışdır. Fenoldan fenolsulfoturşu vasitəsilə alınması Bu üsulla trinitrofenolun alınması ardıcıl olaraq fenolun əvvəlcə sulfat və sonra isə nitrat turşusu ilə işlənilməsinə əsaslanır. Reaksiyanın birinci mərhələsində fenolun mono- və disulfoksidə kimi sulfolaşması baş verir, ikinci mərhələdə isə fenolsulfoturşunun nitrolaşması prosesi gedir və nəticədə sulfoqrup ayrılaraq trinitrofenol alınır.

Benzoldan xlorbenzol vasitəsilə alınması

Proses bir neçə mərhələlidir. Mərhələlərin bəziləri mürəkkəb olduğu üçün həmin mərhələlərlə bağlı müxtəlif dövrlərdə fərqli variantlardan istifadə edilmişdir. Bu metoddan birinci dünya müharibəsi dövründə və ondan sonra da geniş istifadə olunmuşdur. Qeyd edilən mərhələlər aşağıdakılardan ibarətdir:

• Benzolun monoxlorbenzola kimi xlorlaşdırılması:

C₆H₆ + Cl₂ = C₆H₅Cl + HCl

• Monoxlorbenzolun sulfat və nitrat turşularının qarışığı ilə təsir etməklə dinitroxlorbenzola kimi nitrolaşması:

C₆H₅Cl + 2HNO₃ = C₆H₃(NO₂)₂Cl +2H₂O

• Dinitroxlorbenzolu kaustik soda ilə (natriumhidroksidlə) işləməklə dinitrofenolyatnatriumun alınması:

C₆H₃(NO₂)₂Cl + 2NaOH = C₆H₃(NO₂)₂ONa + NaCl + H₂O

• Dinitrofenolyatnatriuma sulfat turşusu ilə təsir etməklə dinitrofenolun alınması:

2 °C₆H₃(NO₂)₂ONa + H₂SO₄ = 2 °C₆H₃(NO₂)₂OH + Na₂SO₄

• Dinitrofenolsulfata nitrat turşusu ilə təsir etməklə trinitrofenol alırlar:

C₆H₃(NO₂)₂OH + HNO₃ = C₆H₂(NO₂)₃OH + H₂O

Praktiki olaraq 1 ton bezoldan 1,6 ton trinitrofenol alınır (çıxım 54%olur). Üsulun çatışmayan çəhəti tullantı məhsulu kimi çoxlu miqdarda xlorid turşusu məhlulunun alınmasıdır.

Tətbiqi

Partladıcı maddə kimi istifadəsi.

Trinitrofenol kristalik güclü partladıcı maddə olduğu üçüni hərbi və mülki məqsədlər üçün ondan geniş istifadə olunub. Rusiyada XX əsrin ikinci yarısına kimi ondan istifadə etmişlər.

Digər tətbiq sahələri

• Boya maddələrinin alınmasında aralıq məhsul kimi
• Polimerləşmə reaksiyalarında katalizator kimi (məsələn, polibutadien)
• Histalogiyada Van Qizon (Van Gieson) məhlulunu rəngləyici komponenti kimi
• Metalşünaslıqda aşı maddəsi kimi
• Antiseptik vasitə kimi
• Ümumi kalloidçökdürücüdə reaktiv kimi
• Piqment kimi

Mənbə

1. Шимозе // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890–1907.
2. Справочник по производству взрывчатых веществ./ Под ред. И. В. Лебедева. — ОНТИ, Госхимтехиздат. — М., Л. — 1934. — с. 146–170.
3. Fedoroff, Basil T. et al Enciclopedia of Explosives and Related Items, vol.1–7. — Dover, New Jersey: Picatinny Arsenal. — 1960–1975. — P285-P295.
4. Волков И. Подрывные средства при устройстве заграждений. — М.: Государственное военное издательство, 1933.