Пикриновая кислота как взрывчатое вещество¶

Пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол, тринитрофенол) — органическое соединение класса нитроароматических соединений с химической формулой C₆H₂(NO₂)₃OH. Представляет собой кристаллическое вещество жёлтого цвета, горькое на вкус, слаборастворимое в воде и хорошо растворимое в органических растворителях. Исторически применялась как краситель, затем как мощное британское взрывчатое вещество военного назначения, а также как антисептик и реактив в аналитической химии.

¶Физические и химические свойства

Пикриновая кислота образует жёлтые кристаллы ромбической или моноклинной сингонии с температурой плавления около 122 °C и температурой разложения порядка 300 °C. Плотность кристаллов составляет примерно 1,76 г/см³. Вещество мало растворимо в холодной воде (около 1,4 г на 100 мл при 20 °C), но заметно лучше — в горячей воде, этаноле, диэтиловом эфире, ацетоне и бензоле.

По кислотным свойствам тринитрофенол заметно сильнее обычного фенола: наличие трёх нитрогрупп в орто- и пара-положениях усиливает отщепление протона от гидроксильной группы. Это позволяет получать соли — пикраты, которые часто обладают повышенной взрывной чувствительностью. Пикраты свинца, ртути и некоторых других металлов чрезвычайно опасны при обращении.

При нагревании, ударе или детонации пикриновая кислота разлагается с выделением большого количества газов и тепла, что и определяет её взрывчатые свойства. Скорость детонации в плотном заряде достигает примерно 7000–7350 м/с, что сопоставимо с тротилом и несколько уступает более поздним бризантным веществам.

¶История открытия и применения

Впервые пикриновая кислота была получена в 1771 году английским химиком Питером Вульфом при обработке индиго азотной кислотой. В 1841 году химик Жан-Батист Дюма установил её точный состав и предложил метод синтеза нитрованием фенола. Долгое время вещество использовалось преимущественно как жёлтый краситель для шёлка, шерсти и кожи, а также как антисептик при лечении ожогов и ран.

Взрывные свойства пикриновой кислоты стали системно изучаться во второй половине XIX века. В 1871 году немецкий химик Герман Шпренгель предложил использовать её для снаряжения боеприпасов. С конца XIX века и вплоть до Первой мировой войны тринитрофенол был основным бризантным взрывчатым веществом в ряде стран, в том числе в Великобритании, Франции и Японии, где его применяли под названиями «лиддит», «мелинит» и «шимоза».

В России пикриновую кислоту применяли под названием «мелинит» для снаряжения артиллерийских снарядов и морских мин. В период Первой мировой войны масштабы её производства были значительными, однако высокая чувствительность к удару и трению, а также способность образовывать опасные пикраты при взаимодействии с металлами корпусов боеприпасов привели к постепенному вытеснению вещества более стойкими взрывчатыми составами, прежде всего тротилом.

¶Синтез

Основной промышленный способ получения — нитрование фенола смесью концентрированных азотной и серной кислот. Реакция идёт ступенчато: сначала образуются моно- и динитрофенолы, затем при более жёстких условиях — тринитрофенол. Процесс экзотермичен и требует тщательного контроля температуры, поскольку перегрев способен привести к неконтролируемому разложению и взрыву.

Альтернативный путь — нитрование хлорбензола с последующим гидролизом, а также окисление некоторых ароматических соединений. В лабораторных условиях пикриновую кислоту получают нитрованием фенолсульфокислоты или через динитрохлорбензол.

¶Применение

В аналитической химии пикриновая кислота применяется для качественного и количественного определения некоторых алкалоидов, а также для обнаружения ионов калия, с которыми образует характерный кристаллический осадок. В металлографии слабые растворы используют для выявления структуры металлов.

¶Токсичность и меры безопасности

Пикриновая кислота токсична. При попадании в организм она вызывает поражение печени, почек и крови, возможны аллергические реакции кожи и дыхательных путей. Пыль вещества раздражает слизистые оболочки. Работа с ней требует вентиляции, средств индивидуальной защиты и соблюдения правил хранения взрывчатых материалов.

Отдельную опасность представляет образование пикратов: при контакте с металлами (свинцом, медью, железом) в присутствии влаги могут образовываться соли, чувствительность которых к удару и трению значительно выше, чем у самой кислоты. Именно это обстоятельство стало причиной ряда катастроф на складах боеприпасов и на производстве.

¶Правовое регулирование

В Российской Федерации пикриновая кислота относится к взрывчатым веществам, оборот которых ограничен и регулируется законодательством о промышленной безопасности и оружии. Её производство, хранение, транспортировка и использование допускаются только при наличии соответствующих лицензий и разрешений. Несанкционированное изготовление и хранение преследуются по закону.

¶Значение

Пикриновая кислота занимает важное место в истории химии и военного дела: она стала одним из первых массово применявшихся бризантных взрывчатых веществ и стимулировала развитие теории детонации и технологии снаряжения боеприпасов. Несмотря на вытеснение более стойкими составами, соединение сохраняет значение как аналитический реактив и как объект изучения в органической химии.

Источники: справочники по органической химии, энциклопедии по взрывчатым веществам, учебные пособия по химии нитросоединений, материалы по истории военной техники.