ACIDE PICRIQUE: STRUCTURE, SYNTHÈSE, PROPRIÉTÉS ET UTILISATIONS - CHIMIE - 2024

L' acide picrique est un produit chimique organique hautement nitré, le nom IUPAC du 2,4,6-trinitrophénol est. Sa formule moléculaire est C ₆ H ₂ (NO ₂) ₃ OH. C'est un phénol très acide, et peut être trouvé sous forme de picrate de sodium, d'ammonium ou de potassium; c'est-à-dire sous sa forme ionique C ₆ H ₂ (NO ₂) ₃ ONa.

C'est un solide avec un fort goût amer, et de là il tire son nom du mot grec «prikos», qui signifie amer. Il se trouve sous forme de cristaux jaunes humides. Son séchage ou sa déshydratation est dangereux, car il augmente les propriétés instables qui le rendent explosif.

Molécule d'acide picrique. Source: Iomesus

La molécule d'acide picrique est indiquée ci-dessus. Dans l'image, il est difficile de reconnaître les liaisons et les atomes car cela correspond à la représentation de sa surface de Van der Waals. La section suivante aborde la structure moléculaire plus en détail.

A partir de l'acide picrique, certains composés intermédiaires, divers sels de picrate et complexes d'acide picrique sont synthétisés.

L'acide picrique est utilisé comme base pour la synthèse de colorants jaunes permanents. Certains pathologistes et chercheurs l'utilisent dans la fixation ou la coloration de coupes de tissus et d'autres processus immunohistochimiques.

Il est très utile dans la production de produits pharmaceutiques. De plus, il est utilisé dans la production d'allumettes ou d'allumettes et d'explosifs. Il est également utilisé pour graver des métaux, pour fabriquer du verre coloré et dans la détermination colorimétrique de paramètres biologiques tels que la créatinine.

Par contre, l'acide picrique est un irritant lorsqu'il entre en contact avec la peau, les muqueuses respiratoires, oculaires et digestives. En plus d'endommager la peau, il peut gravement affecter les reins, le sang et le foie, entre autres organes.

Structure

Structure et charges formelles en acide picrique. Source: Cvf-ps

L'image ci-dessus montre plus en détail toutes les liaisons et la structure elle-même de la molécule d'acide picrique. Il se compose d'un phénol avec trois substituants nitro.

On peut voir que dans les groupes NO ₂, l'atome d'azote a une charge partielle positive, et demande donc la densité électronique de son environnement. Mais, l'anneau aromatique attire aussi les électrons vers lui-même, et avant les trois NO _{2 il} finit par céder une partie de sa propre densité électronique.

En conséquence, l'oxygène du groupe OH a davantage tendance à partager une de ses paires électroniques libres pour alimenter le défaut électronique subi par l'anneau; et ce faisant, la liaison C = O ⁺ -H est formée. Cette charge positive partielle sur l'oxygène affaiblit la liaison OH et augmente l'acidité; autrement dit, il sera libéré sous forme d'ion hydrogène, H ⁺.

Acide phénol

C'est pour cette raison que ce composé est un acide exceptionnellement fort (et réactif), encore plus que l'acide acétique lui-même. Cependant, le composé est en fait un phénol dont l'acidité surpasse celle des autres phénols; en raison, comme on vient de le mentionner, des substituants NO ₂.

Par conséquent, puisqu'il s'agit d'un phénol, le groupe OH a la priorité et dirige le dénombrement dans la structure. Les trois NO ₂ sont situés aux carbones 2, 4 et 6 du cycle aromatique par rapport à OH. C'est ici que la nomenclature IUPAC pour ce composé est dérivée: 2,4,6-Trinitrophénol (TNP).

S'il n'y avait pas de NO ₂ groupes, ou s'il y avait un plus petit nombre d'entre eux dans le ring, la liaison OH affaiblirait moins, et donc le composé aurait moins d' acidité.

Structure en cristal

Les molécules d'acide picrique sont disposées de telle manière qu'elles favorisent leurs interactions intermoléculaires; soit pour la liaison hydrogène entre les _groupes OH et NO ₂, les forces dipôle-dipôle, ou les répulsions électrostatiques entre les régions déficientes en électrons.

On pourrait s'attendre à ce que les groupes NO ₂ se repoussent et s'orientent en direction de noyaux aromatiques voisins. De plus, les anneaux ne pourraient pas s'aligner les uns sur les autres en raison de répulsions électrostatiques accrues.

Produit de toutes ces interactions, l'acide picrique parvient à former un réseau tridimensionnel qui définit un cristal; dont la maille unitaire correspond à un système cristallin de type orthorhombique.

Synthèse

Initialement, il était synthétisé à partir de composés naturels tels que les dérivés de corne animale, les résines naturelles, entre autres. À partir de 1841, le phénol a été utilisé comme précurseur de l'acide picrique, suivant diverses voies ou par divers procédés chimiques.

Comme déjà mentionné, c'est l'un des phénols les plus acides. Pour le synthétiser, le phénol subit d'abord un processus de sulfonation, suivi d'un processus de nitration.

La sulfonation du phénol anhydre est réalisée en traitant le phénol avec de l'acide sulfurique fumant, se produisant des substitutions aromatiques électrophiles de H par des groupes sulfonate, SO ₃ H, en position -orto et -para par rapport au groupe OH.

Ce produit, l'acide 2,4-phénoldisulfonique, subit le processus de nitration, en le traitant avec de l'acide nitrique concentré. Ce faisant, les deux groupes SO ₃ H sont remplacés par les groupes nitro, NO ₂, et un troisième entre dans l'autre position nitro. L'équation chimique suivante illustre cela:

Nitration de l'acide 2,4-phénoldisulfonique. Source: Gabriel Bolívar.

Nitration directe du phénol

Le processus de nitration au phénol ne peut pas être effectué directement, car des goudrons de poids moléculaire élevé sont générés. Cette méthode de synthèse nécessite un contrôle très soigné de la température car elle est très exothermique:

Nitration directe du phénol. Source: akane700

L'acide picrique peut être obtenu en effectuant le procédé de nitration directe du 2,4-dinitrophénol, avec de l'acide nitrique.

Un autre moyen de synthèse consiste à traiter le benzène avec de l'acide nitrique et du nitrate mercurique.

Proprietes physiques et chimiques

Poids moléculaire

229,104 g / mol.

Apparence physique

Masse jaune ou suspension de cristaux humides.

Odeur

C'est inodore.

Goût

C'est très amer.

Point de fusion

122,5 ° C

Point d'ébullition

300 ° C Mais, une fois fondu, il explose.

Densité

1,77 g / ml.

Solubilité

C'est un composé modérément soluble dans l'eau. En effet, leurs _groupes OH et NO ₂ peuvent interagir avec les molécules d'eau via des liaisons hydrogène; bien que le cycle aromatique soit hydrophobe, et par conséquent altère sa solubilité.

Corrosivité

L'acide picrique est généralement corrosif pour les métaux, à l'exception de l'étain et de l'aluminium.

pKa

0,38. C'est un acide organique fort.

Instabilité

L'acide picrique est caractérisé par des propriétés instables. Il constitue un risque pour l'environnement, il est instable, explosif et toxique.

Il doit être conservé hermétiquement fermé pour éviter la déshydratation, car l'acide picrique est très explosif si on le laisse sécher. Il faut faire très attention à sa forme anhydre, car elle est très sensible aux frottements, aux chocs et à la chaleur.

L'acide picrique doit être stocké dans des endroits frais et ventilés, loin des matières oxydables. Il est irritant au contact de la peau et des muqueuses, il ne doit pas être ingéré et il est toxique pour l'organisme.

Applications

L'acide picrique a été largement utilisé dans la recherche, la chimie, l'industrie et l'armée.

Enquête

Lorsqu'il est utilisé comme fixateur pour les cellules et les tissus, il améliore les résultats de leur coloration avec des colorants acides. Cela se produit avec les méthodes de coloration au trichrome. Après avoir fixé le tissu avec du formol, une nouvelle fixation avec de l'acide picrique est recommandée.

Cela garantit une coloration intense et très lumineuse des tissus. Vous n'obtenez pas de bons résultats avec les colorants basiques. Cependant, des précautions doivent être prises car l'acide picrique peut hydrolyser l'ADN s'il est laissé trop longtemps.

Chimie organique

-En chimie organique, il est utilisé comme picrates alcalins pour effectuer l'identification et l'analyse de diverses substances.

-Il est utilisé dans la chimie analytique des métaux.

-Dans les laboratoires cliniques, il est utilisé dans la détermination des taux de créatinine sérique et urinaire.

-Il a également été utilisé dans certains des réactifs utilisés pour l'analyse des taux de glucose.

Dans l'industrie

-Au niveau de l'industrie photographique, l'acide picrique a été utilisé comme sensibilisant dans les émulsions photographiques. Il a fait partie de la production de produits tels que les pesticides, les insecticides puissants, entre autres.

-L'acide picrique est utilisé pour synthétiser d'autres composés chimiques intermédiaires tels que la chloropicrine et l'acide picramique, par exemple. Certains médicaments et colorants pour l'industrie du cuir ont été fabriqués à partir de ces composés.

-L'acide picrique a été utilisé dans le traitement des brûlures, comme antiseptique et d'autres conditions, avant que sa toxicité ne devienne évidente.

-Composant important en raison de sa nature explosive dans la production d'allumettes et de batteries.

Applications militaires

-En raison de la forte explosivité de l'acide picrique, il a été utilisé dans les usines de munitions pour les armes militaires.

- L'acide picrique pressé et fondu a été utilisé dans les obus d'artillerie, les grenades, les bombes et les mines.

-Le sel d'ammonium d'acide picrique a été utilisé comme explosif, il est très puissant mais moins stable que le TNT. Pendant un certain temps, il a été utilisé comme composant de carburant pour fusée.

Toxicité

Il a été prouvé qu'il est très toxique pour le corps humain et en général pour tous les êtres vivants.

Il est recommandé d'éviter son inhalation et son ingestion, en raison de sa toxicité orale aiguë. Il provoque également des mutations dans les micro-organismes. Il a des effets toxiques sur la faune, les mammifères et l'environnement en général.

Références

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