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Was ist Pikrinsäure?

Sie ist eine Nitroverbindung von Phenolderivaten und die übliche Bezeichnung für 2,4,6-Trinitrophenol. Der Name Pikrinsäure leitet sich von dem griechischen Wort „pikros“ ab, das „bitter“ bedeutet.

Sie hat die CAS-Nummer 88-89-1, einen Schmelzpunkt von 122,5 °C, eine Dichte von 1,76 g/cm3, einen Entzündungspunkt von 322 °C und ist bei Raumtemperatur ein blassgelber Kristall. Sie ist löslich in Wasser und polaren organischen Lösungsmitteln und unlöslich in unpolaren Lösungsmitteln.

Eigenschaften von Pikrinsäure

Gewöhnliche Phenole sind schwach sauer, aber wässrige Lösungen von Pikrinsäuren sind stark sauer. Der Grund dafür ist, dass das Anion nach der Ionisierung des Protons viel stabiler als üblich ist, weil drei Nitrogruppen, die starke elektronenziehende Gruppen sind, an den Benzolring gebunden sind.

Ein Vergleich der Säuredissoziationskonstanten (pKa) zeigt, dass Pikrinsäuren einen pKa-Wert von 0,38 haben, während der pKa-Wert von Phenol bei 9,95 liegt, was bedeutet, dass es sich um eine sehr starke Säure handelt.

Pikrinsäure ist giftig und verursacht bei Verschlucken Durchfall und Erbrechen. Sie wird als Gefahrstoff eingestuft.

Pikrinsäuren sind bei Erhitzung oder Stößen explosiv und sie reagiert mit verschiedenen Metallen unter Bildung explosiver Salze, ebenso mit vielen organischen Verbindungen unter Bildung von Salzen, die Pikrate genannt werden.

Eine der bekannten Nachweismethoden für Phenole ist die Farbreaktion mit Eisen(III)-chlorid, aber Pikrinsäure zeigt keine Farbreaktion mit diesem Reagenz. Bei normalen Phenolen wird aufgrund der hohen Elektronendichte des Benzolrings ein Komplex gebildet, bei dem das Sauerstoffatom der phenolischen Hydroxylgruppe an ein Eisenion gebunden ist und dieser Teil zeigt eine Farbreaktion.

In Pikrinsäuren ist jedoch die Elektronendichte des Benzolrings durch die Nitrogruppe, die eine elektronenziehende Gruppe ist, und die Elektronendichte des nicht-kovalenten Elektronenpaars des Sauerstoffatoms der phenolischen Hydroxylgruppe reduziert, was vermutlich der Grund dafür ist, dass es sich nur schwer an das Eisenion koordinieren lässt.

Anwendungen von Pikrinsäure

Pikrinsäure hat drei Nitrogruppen im Molekül und ist hochexplosiv, da die Nitrogruppen bei der Zersetzung eine große Menge an Wärme freisetzen. Außerdem werden bei der Freisetzung von Wärme aus einer Nitrogruppe auch die anderen Nitrogruppen zersetzt, was zu einer Kette exothermer Reaktionen führt.

Diese Eigenschaft führte dazu, dass es als militärischer Sprengstoff verwendet wurde und seine Verwendung durch das französische Militär im Jahr 1885 führte zu seiner Verbreitung in anderen Ländern. In Japan wurde es während des Russisch-Japanischen Krieges und des Pazifikkrieges ebenfalls als Sprengstoff in Granaten und Torpedos verwendet und als Shimose-Pulver bezeichnet.

Als Sprengstoff hat Pikrinsäure jedoch Nachteile: Sie reagiert zu empfindlich auf Stöße und Reibung und bildet mit Metallen explosive Salze. Daher wird sie heute nur noch selten als Sprengstoff verwendet und TNT (Trinitrotoluol), das diese Nachteile nicht aufweist, stattdessen als Hauptsprengstoff eingesetzt.

Pikrinsäuren-TNT wird heute aufgrund seiner Reaktivität mit Metallen und organischen Verbindungen als analytisches Reagenz verwendet, z. B. als Fixierlösung für biologische Gewebepräparate und als Säure-Base-Indikator. Außerdem wird es in Feuerwerkskörpern, agrochemischen Roh-, Farbstoffen und Katalysatoren für die Gasentschwefelung verwendet.

Weitere Informationen zu Pikrinsäure

Pikrinsäuren werden durch Nitrierungsreaktionen von Phenol synthetisiert.

Bei normalen Nitrationsreaktionen wird Mischsäure, eine Mischung aus konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter Salpetersäure, verwendet. Bei der Nitrierung mit Phenol und Mischsäuren findet jedoch zuerst die Oxidationsreaktion statt, die zu einer teerartigen Substanz mit hohem Molekulargewicht und geringer Reinheit führt. Um diese Nebenreaktion zu unterdrücken, wird zunächst eine Sulfonierung mit Phenol und konzentrierter Schwefelsäure durchgeführt, gefolgt von einer Nitrierung mit konzentrierter Salpetersäure (Sulfophenolmethode).

Es gibt auch andere Synthesemethoden wie z. B. die Hydrolyse des relativ stabilen Chlordinitrobenzols.

Außerdem ist es bei oraler Einnahme für den menschlichen Körper giftig und reizt Haut und Augen stark, so dass beim Umgang mit dem Stoff Vorsicht geboten ist.

Bei der Lagerung muss es verschlossen und an einem gut belüfteten Ort aufbewahrt werden und bei der Entsorgung Inhalt und Behälter einem zugelassenen Entsorgungsunternehmen anzuvertrauen.