Trinitromethan
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| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Trinitromethan | |||||||||||||||
| Andere Namen |
Nitroform | |||||||||||||||
| Summenformel | CHN3O6 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | ||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 151,04 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | |||||||||||||||
| Dichte |
1,806 g·cm−3[3] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt |
25,35 °C[3] | |||||||||||||||
| Siedepunkt |
48 °C (17 Torr)[2] | |||||||||||||||
| Löslichkeit |
gut löslich in Wasser[1] | |||||||||||||||
| Brechungsindex |
1,4451 (24 °C)[4] | |||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | ||||||||||||||||
Trinitromethan ist ein instabiles Nitroderivat des Methans und damit ein Nitroalkan. Die Verbindung ist der dreifachsubstituierte Vertreter der Reihe der Nitromethane mit Nitromethan, Dinitromethan, Trinitromethan und Tetranitromethan.
Gewinnung und Darstellung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Trinitromethan wurde zuerst 1857 in Form seines Ammoniumsalzes durch Leon Nikolajewitsch Schischkow hergestellt. Im Jahr 1918 wurde eine Synthese durch die kombinierte Oxidation und Nitrierung von Ethin mit Salpetersäure entwickelt[6][7], die eine industrielle Herstellung erlaubt.[8][2] Hierbei werden die beiden Reaktanden in einem Rohrreaktor im Gegenstromprinzip umgesetzt.[8] Im Labor kann es ebenfalls durch Hydrolyse von Tetranitromethan unter milden basischen Bedingungen gewonnen werden.[9] Auch die Herstellung durch Reaktion von Salpetersäure mit Isopropylalkohol ist möglich.[10] Das Ammoniumsalz entsteht bei der Einwirkung von Wasser oder Alkohol auf Trinitroacetonitril.[11]
Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Trinitromethan ist eine starke Säure.[12] Die farblose freie Säure ist instabil, das intensiv gelbe Anion (NO2)3C− in wässriger Lösung stabil.[13] Für Trinitromethan können zwei tautomere Strukturen formuliert werden. Das Gleichgewicht liegt fast vollständig auf der Seite der C-H-aciden Struktur. Quantenchemische Berechnungen ergeben eine Differenz der freien Enthalpie von 33,0 kJ·mol−1 zur N-OH-aciden Struktur.[14] Das 1H-NMR-Spektrum zeigt nur ein einziges Signal bei 7,52 ppm für die C-H-Funktion.[15] In der Reihe der Nitromethane ist dies die größte Verschiebung gegenüber Methan mit 0,33 ppm, Nitromethan mit 4,28 ppm und Dintromethan mit 6,10 ppm.[15][16]
Mittels DSC wurde ab 128 °C eine stark exotherme Zersetzungsreaktion mit einer Zersetzungswärme von −502 kJ·mol−1 bzw. −3350 kJ·kg−1 gemessen.[17]
Verwendung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Trinitromethan selbst kann nicht als sprengkräftige Substanz verwendet werden.[2] Es dient aber als Ausgangssubstanz zur Herstellung von Sprengstoffen und Treibstoffen.[10] Die Umsetzung mit Formaldehyd ergibt das Trinitroethanol, von welchem sich die sprengkräftigeren Verbindungen Di(2,2,2-trinitroethyl)harnstoff und Di(2,2,2-trinitroethyl)nitramin ableiten lassen.[2]
Sicherheitshinweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Trinitromethan explodiert bei raschem Erhitzen heftig.[11] Auch Lösungen mit einem Wassergehalt von weniger als 55 % können sich noch explosiv zersetzen.[8]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b Trinitromethane (Chemyq)
- ↑ a b c d e Josef Köhler, Rudolf Meyer, Axel Homburg: Explosivstoffe. 10. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7.
- ↑ a b Schoedel, H.; Dienelt, R.; Bock, H.: Trinitromethane. In: Acta Crystallographica C. 50. Jahrgang, Nr. 11, 1994, S. 1790–1792, doi:10.1107/S0108270194002131.
- ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-510.
- ↑ Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ K.J.P. Orton: B.P. 125.000 (1918)
- ↑ Orton, K. J. P.; McKie, P. V.: XXXVI.—The action of nitric acid on unsaturated hydrocarbons. The action of nitric acid on acetylene. In: Journal of the Chemical Society. 117. Jahrgang, 1920, S. 283–297, doi:10.1039/CT9201700283.
- ↑ a b c Wetterholm, A.: Production of trinitromethane on an industrial scale. In: Tetrahedron. 19, Supplement 1. Jahrgang, 1963, S. 155–163, doi:10.1016/S0040-4020(63)80052-6.
- ↑ Gakh, A. A.; Bryan, J. C.; Burnett, M. N.; Bonnesen, P. V.: Synthesis and structural analysis of some trinitromethanide salts. In: Journal of Molecular Structure. 520. Jahrgang, Nr. 1–3, 2000, S. 221–228, doi:10.1016/S0022-2860(99)00333-6.
- ↑ a b Patent US4122124A: Production of trinitromethane. Angemeldet am 5. Dezember 1977, veröffentlicht am 24. Oktober 1978, Anmelder: Rockwell International Corp, Erfinder: Milton B. Frankel et al.
- ↑ a b Richard Escales; Nitrosprengstoffe, S. 200, ISBN 978-3-8330-0114-7.
- ↑ Shechter, H.; Cates, H. L. Jr.: Addition Reactions of Trinitromethane and α,β-Unsaturated Ethers. In: Journal of Organic Chemistry. 26. Jahrgang, Nr. 1, 1961, S. 51–53, doi:10.1021/jo01060a010.
- ↑ Novikov, S. S.; Slovetskii, V. I.; Shevelev, S. A.; Fainzilberg, A. A.: Spectrophotometric Determination of the Dissociation Constants of Aliphatic Nitro Compounds. In: Russian Chemical Bulletin. 11. Jahrgang, Nr. 4, 1962, S. 552–559, doi:10.1007/BF00904751.
- ↑ Brand, H.; Liebman, J. F.; Schulz, A.: Cyano-, Nitro- and Nitrosomethane Derivatives: Structures and Gas-Phase Acidities. In: European Journal of Organic Chemistry. 2008. Jahrgang, Nr. 27, 2008, S. 4665–4675, doi:10.1002/ejoc.200800583.
- ↑ a b Hofmann, W.; Stefaniak, L.; Urbanski, T.; Witanowski, M.: Proton Magnetic Resonance Study of Nitroalkanes. In: Journal of the American Chemical Society. 86. Jahrgang, Nr. 4, 1964, S. 554–558, doi:10.1021/ja01058a005.
- ↑ Gregory R. Fulmer, Alexander J. M. Miller, Nathaniel H. Sherden, Hugo E. Gottlieb, Abraham Nudelman, Brian M. Stoltz, John E. Bercaw, Karen I. Goldberg: NMR Chemical Shifts of Trace Impurities: Common Laboratory Solvents, Organics, and Gases in Deuterated Solvents Relevant to the Organometallic Chemist. In: Organometallics. Band 29, 2010, S. 2176–2179, doi:10.1021/om100106e (englisch).
- ↑ T. Grewer: Thermal Hazards of Chemical Reactions, Industrial Safety Series Vol. 4, Elsevier Amsterdam, 1994, ISBN 0-444-89722-4, S. 388.