Ácido pícrico: estrutura, síntese, propriedades e usos - Ciência - 2023

Ácido pícrico: estrutura, síntese, propriedades e utilizações - Ciência

Contente

o Ácido Pícrico é um composto químico orgânico altamente nitrado cujo nome IUPAC é 2,4,6-trinitrofenol. Sua fórmula molecular é C₆H₂(NÃO₂)₃OH. É um fenol muito ácido e pode ser encontrado como picrato de sódio, amônio ou potássio; isto é, em sua forma iônica C₆H₂(NÃO₂)₃Com um.

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

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. Na próxima seção, a estrutura molecular é discutida em mais detalhes.

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

O ácido pícrico é usado como base para a síntese de corantes amarelos permanentes. Alguns patologistas e pesquisadores o utilizam 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 ou 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.

Estrutura

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

Percebe-se que nos grupos NÃO₂ 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 NÃO₂ 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. Essa carga positiva parcial no oxigênio enfraquece a ligação O-H e aumenta a acidez; ou seja, 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 excede a dos outros fenóis; devido, como mencionado, aos substituintes NO₂.

Portanto, por ser um fenol, o grupo OH tem prioridade e direciona a enumeração na estrutura. Os três NÃO₂ 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 lá₂, 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 NO₂, forças dipolo-dipolo ou repulsões eletrostáticas entre regiões deficientes de elétrons.

Pode-se esperar que os grupos NÃO₂ eles se repeliam e se orientavam na direção dos anéis aromáticos vizinhos. Além disso, os anéis não podiam 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 passou a ser usado como precursor do ácido pícrico, por várias vias ou por 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, NÃO₂, e um terceiro entra na outra posição nitro. A seguinte equação química ilustra isso:

Nitração direta de fenol

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

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 tratando o 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.

Sabor

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 NO₂ pode interagir com moléculas de água através de ligações de hidrogênio; embora o anel aromático seja hidrofóbico e, portanto, prejudique sua solubilidade.

Corrosividade

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

pKa

0,38. É um ácido orgânico forte.

Instabilidade

O ácido pícrico é caracterizado por ter 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 na pesquisa, química, indústria e militar.

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, recomenda-se nova fixação com ácido pícrico.

Desta forma, é garantida uma coloração intensa e muito viva dos tecidos. Você não obtém bons resultados com corantes básicos. No entanto, devem-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 utilizado na 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 que são 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 compostos químicos intermediários, 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 de se tornar evidente a sua toxicidade.

-Componente importante devido ao seu caráter explosivo na produção de fósforos e baterias.

Aplicações militares

-Por causa da alta explosividade do ácido pícrico, tem sido usado em fábricas de munição para armas militares.

- O ácido pícrico prensado e derretido 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 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 microorganismos. Tem efeitos tóxicos para a vida selvagem, mamíferos e o meio ambiente em geral.

Referências

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