1,3,5-Trinitrobenzen (TNB)
1,3,5-Trinitrobenzen (TNB) to związek chemiczny z grupy nitrozwiązków, będący trinitrową pochodną benzenu o charakterze wybuchowym. Istnieją dwa izomery tego związku: 1,2,3-trinitrobenzen oraz 1,2,4-trinitrobenzen. Mimo dobrych właściwości detonacyjnych, TNB nie znalazł zastosowania jako materiał wybuchowy.
Otrzymywanie
Bezpośrednie nitrowanie benzenu, prowadzące do uzyskania trinitrobenzenu, wymaga ekstremalnych warunków, szczególnie na etapie dodawania trzeciej grupy nitrowej, co skutkuje niską wydajnością. Z tego powodu ta metoda nie jest powszechnie stosowana. Znacznie lepszą wydajność uzyskuje się poprzez utlenianie pochodnych TNB, takich jak trotyl, do kwasu 2,4,6-trinitrobenzoesowego, a następnie jego dekarboksylację. Alternatywną metodą jest redukcja chlorku pikrylu przy użyciu miedzi w 85% roztworze etanolu w temperaturze wrzenia.
TNB może również powstawać w wyniku fotochemicznego rozkładu trotylu, a także występuje w miejscach zanieczyszczonych tym materiałem wybuchowym.
Właściwości
Trinitrobenzen jest stabilny w kwaśnym środowisku, jednak w obecności zasad tworzy kolorowe kompleksy typu Meisenheimera. W reakcji z łagodnymi utleniaczami, takimi jak żelazocyjanek potasu, można otrzymać kwas pikrynowy, natomiast w reakcji z siarczkiem sodu dochodzi do redukcji jednej z grup nitrowych, co prowadzi do uzyskania 3,5-dinitroaniliny. Możliwe jest również zredukowanie wszystkich trzech grup nitrowych (do triaminobenzenu) przy użyciu cyny lub żelaza w kwasie solnym. TNB tworzy krystaliczne addukty z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi oraz ich pochodnymi. Podobne połączenia występują również z aromatycznymi aminami, fenolami oraz nitrobenzenem. Te addukty często mają intensywne barwy.
Można je oczyścić z niesymetrycznych izomerów poprzez siarczynowanie. W reakcji z wodnym roztworem siarczynu sodu powstaje addukt C6H3(NO2)3·Na2SO3, który ulega rozpadowi po zakwaszeniu, uwalniając TNB. Niesymetryczne trinitrobenzeny podlegają substytucji grupy nitrowej na grupę sulfonową, co prowadzi do powstania soli sodowej.
TNB ma nieco lepsze parametry detonacyjne niż trotyl, przy prędkości detonacji wynoszącej 7300 m/s (gęstość 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 (metoda Trauzla), wynosi 325 cm³.
Zastosowanie
Z powodu wysokich kosztów produkcji oraz niewielkiego zwiększenia parametrów detonacyjnych w porównaniu do trotylu, TNB nie znalazł praktycznego zastosowania jako materiał wybuchowy. Może być używany jako wskaźnik pH w formie roztworu 0,1–0,5% w etanolu (bezbarwny roztwór zmienia barwę na pomarańczową w zakresie pH 12–14). Poza tym znajduje zastosowanie w syntezie organicznej, na przykład do produkcji floroglucyny.
Przypisy
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.
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.