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.
| Strukturformel | ||||||||||||||||
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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 | ||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
BearbeitenTrinitromethan 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
BearbeitenTrinitromethan 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
BearbeitenTrinitromethan 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
BearbeitenTrinitromethan explodiert bei raschem Erhitzen heftig.[11] Auch Lösungen mit einem Wassergehalt von weniger als 55 % können sich noch explosiv zersetzen.[8]
Einzelnachweise
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.