Práctica 02. Preparación de ácido pícrico PDF

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Docente: Jaime Cárdenas...

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Práctica 02: Preparación de ácido pícrico RESUMEN La práctica realizada se basó en la preparación de pícrico a partir del tratamiento del benceno con una solución de nitro-fenol. El ácido pícrico también es conocido como 2,4,6-trinitrofenol y es un compuesto muy similar al TNT o 2,4,6-trinitrotolueno. I. INTRODUCCIÓN El trinitrofenol (TNP) es un compuesto orgánico histórico. Sintetizado por alquimistas del siglo XVIII a partir de cuernos animales, seda, resina natural y añil; y utilizado por las potencias militares de ese entonces cuando se descubrió que no sólo sus sales eran explosivas, sino también el propio ácido. Convirtiéndose así, el primer compuesto orgánico nitrado en ser utilizado como detonador de alta calidad para artillería. Previamente se usaban la nitroglicerina y el algodón pólvora, pero eran sensibles en demasía, lo que provocaba explosiones indeseadas dentro de los cañones. Comercialmente, era vendido prensado y/o en forma de melinita, una mezcla de TNP con algodón pólvora. Más temprano que tarde, las demás potencias militares idearon mezclas con mayor eficiencia, menor sensibilidad de detonación y mayor área de impacto al explotar. Es histórico puesto que se utilizó incluso antes de la primera guerra mundial, tanto como ácido como en forma de sales (picratos). Siguió siendo el explosivo predilecto para los primeros misiles de artillería creados y para las granadas de cañón. Empezó a decaer en producción por dos motivos: formaba picratos con los metales presentes en el interior de las granadas, los cuales son mucho más fácilmente detonables; y porque no lograba atravesar las capas de blindaje. La primera razón también fue la causa de muchísimos accidentes mortales, tales como el de Halifax, Canadá, y el hundimiento del acorazado Mikasa. Fue por esas fallas de seguridad que fue reemplazado por el trinitrotolueno (TNT) en primera instancia por los alemanes, y luego, por el resto.

Figura 1. Accidente del SS Imo en Halifax, Canadá.

II. MARCO TEÓRICO El 2,4,6-trinitrofenol es uno de los nitrofenoles más importantes, puesto que da pie a una serie de reacciones muy importantes tanto en la industria como en el laboratorio. Reacciona, por ejemplo, fácilmente incluso con bases aminas débiles, formando sales de color amarillo intenso. Las cuales se pueden utilizar para reconocer el tipo de base, ya que precipitan en solventes orgánicos. Una de las ventajas de utilizarlo como aceptor de electrones en las reacciones Figura 2. Estructura química del ácido pícrico.

químicas, es que no requiere de condiciones altamente energéticas. En otras palabras, es un reactivo barato y eficiente. El ácido carbazótico (pícrico) forma cristales amarillentos y translúcidos cuando se encuentra en su estado sólido. Vale resaltar que es una sustancia sumamente venenosa. Para su síntesis existen dos métodos, el más antiguo: sulfonación y nitración del fenol; el actual, sin embargo, es mucho más seguro. Consta de la cloración del anillo bencénico, para luego nitrarlo y producir un derivado del 2,4-dinitrobenceno. El tercer grupo nitro se introduce con facilidad debido a la presencia del grupo hidroxilo, formado en el paso anterior.

Figura 3. Preparación del ácido

III. PROCEDIMIENTO Pesar 8 g de fenol en un recipiente de fondo plano (por ejemplo, un erlenmeyer) y añadir 10 ml de ácido sulfúrico concentrado y agitar la mezcla, la misma que se calienta. Ahora, calentar el recipiente en un baño de agua maría por espacio de unos 30 minutos a fin de completar la formación del ácido fenol sulfónico y finalmente enfriar la mezcla en un baño de agua helada. Luego, colocar el recipiente en una campana de extracción (o en su defecto, en un lugar bastante ventilado) mientras que el ácido fenol sulfónico está todavía de consistencia viscosa y como un jarabe, añadir inmediatamente y sin demora 30 ml de ácido nítrico concentrado rápidamente y mezclar los líquidos completamente por agitación por unos cuantos segundos. Luego dejar que la mezcla repose sin movimiento. Usualmente en el lapso de un minuto, una reacción vigorosa (pero inofensiva) empieza y se comienzan a eliminar vapores rojizos. Cuando esta etapa finalice, calentar en un baño de agua hirviendo por 1.5 horas, con ocasional agitación. Durante este período, el aceite pesado el cual está presente al comienzo, llega a convertirse en una masa de cristales. Cuando se haya completado el calentamiento, añadir 100 ml de agua fría, mezclar bien y enfriar completamente en un baño de agua helada. Filtrar los cristales usando vacío, lavar totalmente con agua fría a fin de eliminar todos los residuos inorgánicos. IV. DESARROLLO Lo primero que se formó fue el ácido fenol-sulfónico, de color naranja y consistencia viscosa, producto del tratamiento con ácido sulfúrico concentrado. Es en este estado semi-sólido donde la reacción con ácido nítrico es favorable, por lo que fue añadido inmediatamente y en un espacio abierto. Esto último porque la reacción desprende vapores rojizos que aunque no son

tóxicos, no es recomendable inhalarlos por su carácter ácido (restos de los ácidos sulfúrico y nítrico). Una vez dispersados los vapores y la mezcla bien agitada, se generó una mezcla oleosa y de color amarillento, el ácido pícrico ya se había formado. Sin embargo, para conseguir un mejor rendimiento, se debe mantener una temperatura constante en el baño termostático. Este paso, además, permite la evaporación de los solventes restantes, obteniéndose una masa de cristales también amarillos. Los cuales se deben lavar con agua destilada y filtrar al vacío para que estén en un estado casi puro. Seguidamente se llevó a baño maría nuevamente por 1.5 horas dando una agitación ocasionalmente. Durante este periodo, el aceite pesado el cual está presente al comienzo, llega a convertirse en una masa de cristales. V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se cumplió con el objetico de elaborar ácido pícrico, pues se obtuvieron cristales de tono amarillo. Los cuales, además, se impregnan casi en cualquier superficie. Por tanto, la recomendación es hacer que sea obligatorio el uso de guantes para esta práctica, ya que es un ácido muy venenoso. VI. CUESTIONARIO 1. Delinear y entender el mecanismo de reacción en la formación del nitrobenceno:

2. Conocer las propiedades físicas del nitrobenceno: Propiedades del Ac. Pícrico Apariencia Cristales Amarillos Densidad 1,76 g/cm3 Masa Molar 229 g/mol Punto de Fusión 395K (122 oC) Punto de 573.15K (300 o Ebullición C) Acidez 0.3 pKa Solubilidad en 14 g/l Agua

3. Composición porcentual del ácido pícrico: Composición porcentual del ácido pícrico Carbono (C) 31.44 % Hidrógeno (H) 1.31 % Nitrógeno (N) 18,34 % Oxigeno (O) 48.91 %

4. Espectro infrarrojo del TNP:

5. Usos del ácido pícrico:  Explosivo: En Estados Unidos, la OSHA clasifica el ácido pícrico como Explosivo de Clase A cuando en su contenido hay menos de 30% de agua y clasificado como solido inflamable cuando el contenido de agua es superior al 30%. Este producto químico explota espontáneamente a temperaturas superiores a 300°C. Puede también descomponerse por explosión en caso de choque, de roce o de sacudida violenta. Se utiliza como explosivo potente y oxidante fuerte en los combustibles de cohetes. Se utilizaba particularmente en las municiones.  

Oxidante en el tratamiento del cuero y teñido de pieles, tejidos y plumas. Propiedades desinflamatorias (quemaduras): Durante los años 1920-1930, el ácido pícrico se utilizaba puro o mezclado con aminobenzoato de butilo como apósito antiséptico para las lesiones causadas por quemaduras; pero se vio que era tóxico, alrededor del 4% de los pacientes tratados con trinitrofenol presentaron reacciones cutáneas locales tipo alérgico, por lo que se dejó de usar.



Grabado de aleaciones metálicas: El ácido pícrico reacciona fuertemente con los metales tales como el cobre, el plomo, el zinc; es corrosivo para los metales. En cambio, no ataca el estaño o el aluminio. Es también incompatible con las sales metálicas, el yeso, el hormigón y el amoníaco.

VII. INFORMATOGRAFÍA: 1. http://www.prevor.com/es/acido-picrico 2. https://prezi.com/n7otth6slrhm/acido-picrico/ 3. https://es.scribd.com/doc/171180572/LABORATORIO-OBTENCION-DEL-ACIDO-PICRICO 4. https://www.researchgate.net/profile/Virginia_FloresMorales/publication/299658163_Manual_de_Practicas_de_Laboratorio_de_Quimica_Orga nica_III/links/5703f02708ae13eb88b6852c/Manual-de-Practicas-de-Laboratorio-deQuimica-Organica-III.pdf

5. http://www.academia.edu/14147303/_Informe_S%C3%ADntesis_de_%C3%A1cido_p %C3%ADcrico...